飛船簡介
構造參數“神八”為改進型飛船，全長9米，最大直徑2.8米，起飛質量8082千克。
發射“神舟八號”宇宙飛船的改進型“長征二號”F遙八火箭，全長58.3米，起飛質量497噸，運載能力為8130千克。中德兩國科學家將在神八上開展17項空間生命科學實驗。與以往飛船發射不同，這次交會對接任務要求飛船“零視窗”發射。
“神舟八號”宇宙飛船在前期飛船的基礎上，進行了較大的技術改進，全船一共有600多台套的設備，一半以上發生了技術狀態的變化，在這中間，新研製的設備、新增加的設備就占了15%，主要變化是兩個方面：
具備了自動和手動交會對接功能，為此新增加和改進了一些設備。比如新研製了異體同構周邊式構型和多種交會對接測量設備，用於交會對接自主控制的飛行軟體、控制軟體，也是全新設計和研發的。為了滿足交會對接的任務，飛船上增加配置了平移和反推發動機。同時，航天員的手動控制設備也進行了改進。
現在的宇宙飛船在前期具備57天自主飛行的能力基礎上，已具備停靠180天的能力。神舟八號宇宙飛船電源帆板因為採用了新的太陽電池片，發電能力提高了50%。飛船的降落傘系統和著陸緩衝系統也進行了技術上的改進，提高了使用的可靠性。
飛船發射
可靠性兩個或兩個以上的太空飛行器通過軌道參數的協調，在同一時間到達太空同一位置的過程稱為交會，在交會的基礎上，通過專門的對接機構將兩個太空飛行器連線成一個整體。形象地說就是要兩個飛行器“撞得上，彈不開，撞不壞”。然而，兩個高速飛行的太空飛行器在空間軌道上要實現準確會合，同時精度需控制在十幾厘米之內，其難度和風險可想而知。因此，可靠性成為交會對接最基本的要求之一。
無論是宇宙飛船本身還是運載火箭，為了實現更高的可靠性，都做了較大改進。現在的飛船在前期具備57天自主飛行的能力基礎上，已具備停靠180天的能力。飛船電源發電能力提高了50%。還有，對降落傘系統和著陸緩衝系統也進行了技術上的改進。
所謂“零視窗”，即指在預先計算好的發射時間，分秒不差地將火箭點火升空，不允許有任何延誤與變更。 為了確保將飛船發射到與目標飛行器共面的軌道，神舟八號必須在天宮一號軌道面經過發射點後的一定時間內準時點火起飛，否則就需要消耗很多的推進劑來修正兩者之間的軌道面偏差。
因為目標飛行器已經先於追蹤飛行器在空間軌道上運行，這就需要地面提前許多天計算並確定出追蹤飛行器發射時間。不能錯過，因為一旦錯過，發射時間就要向後推遲，還需要重新計算選擇。
“神舟八號”雖然是無人飛行，但這次飛行將對未來的載人任務進行充分的技術驗證和準備。它與“神九”、“神十”一樣，都是按照載人要求設計的。“神八”上增加配置了圖像記錄設備和力學參數測量設備，能夠記錄下交會對接過程和飛船在飛行過程中的各種力學參數，有助於航天員地面訓練和評價飛船的載人力學環境。通過這次飛行，可以驗證改進後的飛船能否適應載人航天飛行的要求。
這次“神八”將有形體假人隨之上天，相關科學實驗數據為明年即將和天宮一號進行交會對接的載人飛船提供佐證。有關專家強調指出，只有神舟八號返回艙返回地面才能叫圓滿完成任務。若不能安全返回，對今後飛船是否載人會造成影響。
據介紹，涵蓋微生物、植物和動物等33種生物樣品將裝在40個有光照的容器中，隨神舟八號飛船遨遊太空。此次在飛船上進行的空間生命科學研究最大的亮點在於是中外首次合作。
2011年10月30日，中國科學院空間科學與套用總體部總體室主任設計師趙黎平介紹，2008年5月中德雙方簽訂了《關於在神舟八號飛船上使用德國培養裝置進行空間生命科學實驗的協定書》，明確了雙方的合作形式、分工以及重要的計畫節點。由德方提供生物培養箱，中方負責電源箱，開展17項生命科學實驗項目。其中，中方10項，德方6項，中德合作1項，涉及中方7家單位，德方6個大學。
2005年底，神舟八號首次對接緩衝試驗在上海獲得圓滿成功。
2011年9月24日，運載神舟八號的火箭抵達酒泉航天城。
2011年10月26日，執行中國首次空間交會對接任務的神舟八號宇宙飛船、長征二號F遙八火箭在酒泉衛星發射中心載人航天發射場順利轉運至發射區，這標誌著神舟八號宇宙飛船發射已進入倒計時。
2011年10月27日，已進入發射塔架的神舟八號進行了首次發射演練。同時進行的還有推進器加注演練和陸場搜救演練。
首次發射演練是每次發射前的必要演練，除了測試飛船、火箭的性能有無異常之外，更重要的是通過演練來銜接各系統的配合默契程度。神舟八號雖然是無人搭乘的飛船，但回收系統仍然按照高標準設計，因此，有關方面還進行了陸場搜救演練，即演練發現目標飛船、救援、回收等工序。首次演練順利完成，標誌著神舟八號船箭組合體已具備了發射條件。
2011年10月31日，實施運載火箭推進劑加注。
2011年11月1日5時58分07秒，點火。5時58分10秒430毫秒，發射升空。
2011年11月1日清晨5時58分10秒，中國“長征二號F”遙八運載火箭在酒泉衛星發射中心載人航天發射場點火發射，火箭飛行583秒後，將“神舟八號”飛船成功送入近地點200千米、遠地點330千米的預定軌道。
中國載人航天工程總指揮常萬全隨後在酒泉衛星發射中心宣布，“神舟八號”飛船發射圓滿成功。
“神舟八號”宇宙飛船具備自動和手動交會對接功能，發射升空後將與正在軌穩定運行的“天宮一號”目標飛行器進行交會對接，實施中國載人航天首次空間交會對接任務。天宮一號的學名叫“目標飛行器”，因為，其後發射的幾艘神舟飛船將與它進行對接，完善航空器交匯對接技術。用專業人士的話說，“天宮一號”既是一個空間交會對接的目標飛行器，又是一個簡易的空間實驗室，中國準備利用這個平台，要進行空間實驗室的有關技術試驗。“長征二號F”遙八運載火箭在“長征二號F”火箭基礎上進行多項改進，具有運載能力更高、入軌精度更高、可靠性更高等特點。
此次“神舟八號”宇宙飛船發射，是中國“長征”系列運載火箭第149次航天飛行。
交會對接
一次對接■對接步驟 神舟八號與天宮一號對接，組裝成空間站雛形空間交會主要有四大步驟。
●地面引導——即兩個太空飛行器都上天入軌後，通過地面測控站的引導，逐漸縮短相互之間距離。
●自動尋的——在相距100千米時，“神舟八號”開始捕捉“天宮一號”，這是一個自動追蹤、捕捉的過程，讓“神八”通過幾次變軌，縮短與天宮的距離。
●最終逼近——當二者相距在100米到1米之間時，不僅要控制好相互間的距離、速度和姿態，還必須保持在每秒1米的相對速度內，以準備對接。
●對接合攏——這時兩個龐大的飛行器，在太空相距僅幾十厘米，相對速度約每秒0.1米，橫向相對誤差不超過18厘米，才能嚴絲合縫地連為一體。
整個對接過程必須保證接合平穩，不能劇烈搖晃從而影響在軌飛行器的姿態。對接時兩個飛行器在空中都是超高速飛行狀態，雖然對接時相對速度不大，但要在充斥著高密度電漿、游離氧及紫外線等的複雜空間環境中，實現兩個活動體間的精確對接，難度依然很高。
■對接時間
2011年11月3日凌晨進行第一次交會對接後，天宮一號與神舟八號組合飛行12天之後，第二次交會對接在11月14日進行。 第二次交會對接飛行2天之後，16日，神八將第二次撤離天宮一號，17日返回地面。
■對接地點
“神舟八號”與“天宮一號”於2011年11月3日凌晨1時30分時在中國甘肅、陝西上空進行對接。
據北京飛控中心總體室工程師陳翔介紹，甘肅、陝西兩地測站分布比較密集，屬於搭界弧段，可實現測控全可見。同時，甘陝兩地又處於天鏈01星和天鏈02星兩顆中繼衛星的覆蓋地段，能夠保證神舟八號和天宮一號從相距140米的停泊點，到最終的靠攏鎖緊階段，整個過程都在我國觀測範圍內。
由於軌道運行原因，第一次交會對接的整個過程正好處於夜間，即太陽光無法照射的陰影區，肉眼很難看到，只能通過專業手段進行觀測。據介紹，預計第二次交會對接處於白天，其實現位置基本上也處於中國甘肅、陝西上空。
據中國載人航天工程新聞發言人介紹，“神舟八號”與“天宮一號”預計將在14日迎來第一次太空分離、第二次太空交會對接任務。天宮一號目標飛行器總設計師張柏楠表示，“為了充分驗證測量設備的抗干擾能力，二次對接將在光照區舉行，目前最擔心的，是強陽光對測量設備所造成的干擾。”
第二次交會對接要分得開，控得住，對得上。分得開、控得住，指的是“神八”飛船和天宮一號目標飛行器首先要成功分離，然後要保持正確的飛行姿態，以確保相對導航設備工作正常。對得上的最大難點是第二次交會對接的空間條件不同，由地球的陰影區轉換成在地球的光照區進行，強陽光可能會對交會對接測量設備造成干擾。
■對接姿態
在二次交會對接前，神舟八號與天宮一號的組合體要重新進行轉向180度，轉回天宮在前、飛船在後的運行狀態。而之前11月3日第一次交會對接則是採用飛船在前、天宮在後的姿態。
二次交會對接前飛船的分離形態，與二次交會對接後飛船最終撤離天宮的方式也不相同。二次交會對接前，組合體進行180度調頭，飛船正飛分開。而最終撤離返回的時候，組合體不再調頭，飛船採取倒飛撤離，即直接從前面撤離。
■任務系統
“天宮一號”和“神舟八號”交會對接任務，是中國首次空間交會對接試驗，是突破和掌握空間飛行器交會對接技術的關鍵之戰，是繼突破載人飛船天地往返和航天員空間出艙活動技術後，中國組織實施的又一重大科技實踐活動。此次任務目標是，準確進入軌道，精確交會對接、穩定組合運行，安全撤離返回。
此次任務，共有航天員系統、空間套用系統、載人飛船系統、運載火箭系統、發射場系統、測控通信系統、著陸場系統、空間實驗室系統等載人航天工程八大系統參加任務。
■發射意義
“神八”的成功發射並與天宮一號實現對接，標誌著中國已經初步掌握空間交會對接能力，擁有建設簡易空間實驗室，即短期無人照料的空間站的能力。
飛船回收
任務概要中國載人航天工程新聞發言人2011年11月16日宣布，神舟八號飛船返回艙將於17日19時許返回地面。
2011年11月16日18時30分，“神舟八號”宇宙飛船與“天宮一號”目標飛行器成功分離。完成返回前狀態檢查測試和一系列準備工作後，北京航天飛行控制中心將於17日對飛船實施返回控制。
目前主著陸場區準備就緒，氣象條件符合飛船返回。17日飛船回收當天“視窗”，小雪，無雷暴、沙塵暴等惡劣天氣，地面風力4－6米/秒，滿足飛船著陸氣象條件。
“神舟八號”宇宙飛船於19點32分30秒平穩著陸，順利回歸到中國懷抱。
神八任務與神六、神七相比，雖然不載人，但是任務工作量增加了，工作標準提高了。主要體現在以下幾個方面：
一是應急待命時間增加。應急待命時間取決於飛船在軌時間，神六在軌運行了5天，神七在軌運行了3天，神八在軌運行17天。按照任務要求，在飛船運行過程中，著陸場每天都要處於回收待命準備狀態。
二是搜尋回收區域擴大。按照總體方案要求，飛船每天都有回收的可能性。由於回收的著陸點不同，所以搜尋區域就變大了。
三是搜尋回收時間要求縮短。神七回收時在正常情況下搜尋時間要求是6小時，現在提高到2．5小時。
四是夜間搜尋回收難度增加。夜間搜尋和白天完全不同。通過演練發現，夜間漆黑一片，伸手不見五指，直升機起飛、降落、返回艙尋找都具有一定難度。
五是飛船的有效載荷回收轉運要求嚴格。返回艙的有效載荷是中德合作研製的通用生物培養裝置，裡面有許多微生物，對環境、溫度有要求，必須在返回後第一時間送到北京處理。
返回艙回收過程主要包括四個階段：
●跟蹤測量階段
按照飛船的飛行程式，當飛船制動發動機點火26分鐘後，返回艙就會飛到著陸場上空，白雲鄂博場區的雷達首先捕獲目標，並對其彈道進行測量，引導後續測控設備跟蹤。位於大廟場區的USB設備隨後跟蹤，同時接收飛船遙測數據並向飛船發出遙控指令。在主傘打開後，利用光學設備拍攝飛船降落全過程。
●搜尋尋找階段
按照程式，飛船落地前直升機就起飛到待命空域，利用直升機上裝備的定向設備接收飛船發射的信號，確認飛船的位置。由於是夜間搜尋飛行，直升機在到達返回艙地點上空後，需要持續一段時間對返回艙的狀態、姿態，以及現場地形進行確認，隨後指揮直升機首先在附近選擇合適的地方降落，並指揮其他直升機降落。
●現場處置階段
此時地面分隊陸續趕到，按照工作流程對返回艙進行處置，主要包括外觀檢查、艙內氣體檢測、微生物檢測、有效載荷的拆卸。
●回收轉運階段
將有效載荷快速運到中科院，將返回艙運到呼市火車站再到北京交給有關單位。
成功背後
11月3日凌晨，在距離地球350千米外的太空中，“神舟八號”宇宙飛船經過4次自主變軌控制，抵達距“天宮一號”約5公里的對接入口點。隨後，從對接機構接觸開始，經過捕獲、緩衝、拉近、鎖緊四個步驟，實現了剛性連線，形成組合體，開始了為時兩天的整體飛行。
兩個8噸重“龐然大物”的高精度對接，對接機構中小到指甲大小的齒輪和針頭大小的接口都要嚴絲合縫，無異於“針尖對針尖”。首次交會對接任務的成功，意味著繼美、俄之後，中國成為第三個獨立掌握交會對接技術的國家，這為我國今後開展更大規模的空間探索奠定了紮實的技術基礎。
在接下來的12天中，“天宮一號”與“神舟八號”還將進行第二次交會對接試驗。
早在“神舟八號”發射之前，記者便來到酒泉衛星發射中心探營，見證了這一場太空中的“穿針引線”背後的艱辛。
“‘天宮’在天上等著‘神八’赴約，這對飛船的發射窗口提出了非常嚴格的要求。”中國航天科技集團公司載人航天工程辦公室主任童旭東道破了緊張氛圍的緣由。
然而，正當轉場工作緊鑼密鼓地準備時，從北京傳來的一個突如其來的訊息讓每個人的心情變得暗淡下來。 10月22日下午4點，位於北京的神舟九號飛船在進行整船熱試驗時發生了意外情況。“神九”上的CTU(計算機核心單元)在一個特定的溫度段發出指令時，遙測信號丟失。“這意味著如果飛船在這樣的情況下接收這樣特殊的指令，飛船瞬間會與地面失去聯繫。一旦出現這樣的意外，後果不堪構想。”童旭東告訴本刊記者。
按照原定計畫，再過兩天，“神舟八號”船箭組合體將結束測試區的各項工作，運往發射陣地，火箭發射進入“倒計時”狀態。根據航天質量管理條例，相同批次的產品出現問題，要開展舉一反三工作，及時剝離問題，確保飛行無隱患。而當這個訊息傳來時，距離船箭組合體轉運時間只剩3天了。
怎么辦？是“凍結狀態”全力舉一反三，還是邊查問題邊推進工作？此前，在“長二丙”失利後，目標飛行器和火箭試驗隊凍結了10天的工作，等待“長二丙”的事故調查。此刻，“天宮”已經在太空調整好姿態等待“神八”到來。交會對接任務對追蹤飛行器，即“神舟八號”飛船的發射視窗有非常嚴格的要求。而首次對接任務選擇在陰影區，11月份只有1號、3號和5號有發射視窗，一旦錯過，下次“太空約會”就要順延到12月底了。 在第一時間，中國航天科技集團公司組織了“兩總”迅速研討，並組織西安的專家迅速攻關。在問題發生當天，“神九”上的CTU被立即運抵西安，同時在酒泉衛星發射中心執行任務的專家連夜返回西安，進行集智攻關。大家達成一致，當前一方面是要繼續對該問題進行定位、復現，找到問題所在，同時做好“神舟八號”相關預案。 一場“三地大協同”的攻關戰役就此打響。北京、西安迅速啟動了對“神舟系列”其他產品的驗證試驗；在酒泉衛星發射中心執行“神舟八號”任務的試驗隊員很快啟動了“拆神八”的預案。
“拆卸工作非常複雜，拋開操作上的風險不說。僅僅從正常的操作工藝程式來說，就需要4天的時間。那將意味著將錯過11月1號和3號的發射視窗，發射日期將順延到5號。假如再受天氣等因素的影響，將會給決策帶來重大風險。”童旭東解釋道。
時間一分一秒走過，每個人都在等待西安試驗的結果。原定在10月25日上午10點舉行的CTU歸零會議一推再推，從10點推到下午3點，又從下午3點推到5點，又從5點推到晚上8點
晚上9點半，當北京、上海、西安、酒泉衛星發射中心四地的專家都悉數到場時，報告人帶著“新鮮出爐”的報告還在路上。大家都在焦急地等待著。
會議很順利。經過前後方試驗隊員3天3夜的鏖戰，得出了兩個結論：一是出現問題的只是一個特定的溫度段，只會出現在地面試驗上，飛船在飛行中不會遇到；二是不會給飛船發出該條指令。而即便出現故障，飛船團隊也有預案能夠順利解決這個問題。
經過來自4地150多位專家的“集體會診”，作出了“不拆卸神八CTU”的決定，保持了“神舟八號”的原有狀態。當大家集體鼓掌通過時，人們的臉上才露出了久違的笑容。
“現在回頭來看。這個決定非常有價值。儘管該問題是由於我們的產品不夠‘強壯’所致，但是從大家的應急反應來看，證明了載人航天團隊特別能戰鬥，在關鍵時刻，基於對產品、系統的全面試驗，做了一個非常果斷的決策。”童旭東說，只有工作做細了，才能有這種果斷“拍板”的勇氣和自信。
在首次交會對接任務中，已經圓滿執行過7次任務的長二F火箭將再次兩度執行飛行任務，分別將“天宮一號”和“神州八號”送入太空。
“在首次交會對接任務中，針對‘天宮一號’和‘神舟八號’的不同使命，我們共研製了兩枚火箭。從硬體來講，我們儘量保持兩枚火箭狀態的一致性，能夠通用的技術全部通用，確保研製生產過程全程可控。”火箭總設計師荊木春告訴記者，依據現在載人航天工程的發展速度，承擔著“載人使命”的長征二號F火箭即將迎來批量生產時代，確保火箭技術狀態的穩定可靠是“第一要務”。
相比於之前承擔的載人航天任務，此次遙八火箭要在1個月內執行兩次發射任務，這對長二F而言是一個不小的挑戰。而“神舟八號”任務對發射精度更是提出了嚴格要求。
為了實現“高精度”的目標，此次火箭首次採取了疊代制導的控制手段，能更好地減小入軌誤差。荊木春告訴記者，不同於攝動制導，疊代制導的入軌方式更加靈活智慧型。值得一提的是，這是該項技術首次套用在長征火箭之中。
為什麼要在發射“神舟八號”時採取疊代制導的入軌方式呢？火箭副總師宋征宇形象地給記者舉例。“如果把‘天宮一號’和‘神舟八號’的對接看成是一場接力比賽，運動員沿著直線追上被對接的隊員顯然比繞著追趕更加省力。對運動中的個體而言，橫向機動很困難。這對‘神舟八號’飛船和‘天宮一號’目標飛行器的對接也是如此，必須確保‘神八’與‘天宮’在一個軌道面。”
疊代制導的入軌方式將打破常規火箭的軌道計算模式。“以前火箭發射的入軌模式就像飛機飛行一樣，按照既定的航道飛行，當偏離航道後，自行進行調整。採用疊代制導方式後，火箭將實現一邊飛行一邊計算最適合當前狀態的入軌點，同時設計飛行軌跡，並控制火箭按照設計的軌跡飛行，這樣能夠最大程度保證火箭的入軌精度，尤其是軌道面的精度，從而實現火箭入軌的智慧型化控制。”宋征宇告訴記者，採取疊代制導後，火箭每0.02秒就要作一次入軌點預計和軌道修正，計算量比傳統制導方式增加了30多倍。
同樣舉飛機飛行的例子，受氣流因素，飛機航行時發生顛簸偏離航道是正常情況。對於火箭而言，受大氣、結構設計、發動機等因素的干擾，火箭在飛行中也很難做到完全按照預定的軌跡飛行，這就需要火箭在飛行中不斷修正軌道，從而最大程度地保證入軌點的精度。“此次疊代制導大概在火箭點火350秒後發揮作用，讓火箭在飛行的過程中實時作出軌道修正，確保把‘神舟八號’精確送入軌道。”宋征宇說。
搞火箭的人都知道，在測定發射視窗之前，首先要明確“乘客”的目的地，即衛星(飛船)的入軌點。“以前飛行器的入軌點一般在發射前1個月就能確定。此次發射“神舟八號”飛船，為了確保入軌點的精度，在發射前6小時進行最後一次測軌，並在射前4小時才最終確定要對接的‘天宮一號’在空間的軌道參數，此時我們才能知道要把“神舟八號”送到哪裡。這對我們的適應能力是一個極大的考驗。”宋征宇解釋道。
執行過發射任務的人都知道，發射時刻有一個時間段，如果在發射前出現問題需要推遲，發射時間可以順延。這意味著在這個區間內的任何一個時間點內發射，都能滿足發射要求。此次“神舟八號”肩負對接使命，為了與“天宮一號”實現精確對接，工程總體出了“零視窗”的發射要求。這意味著火箭在當天的發射時間只有“一秒”的機會，錯過了就需要再擇機。
“‘天宮’在宇宙中以每秒7.8千米的第一宇宙速度在做相對運動，這意味著錯過一秒，‘天宮’就已經在天上了‘前進’了7.8千米，“神舟八號”要通過消耗自身燃料去‘追趕’目標飛行器。”荊木春形象地說。飛行器上天后靠消耗自身燃料調軌是航天發射“沒有辦法的辦法”。
“這次發射活動和之前發射衛星不同，以前的發射只需考慮衛星上天后能夠儘快把太陽能帆板對準太陽，以便能夠在第一時間獲取能量。而這次發射“神舟八號”飛船的第一任務是要為對接做準備，與‘天宮一號’這個在宇宙中運動著的龐然大物對接。”據荊木春介紹，在這樣的情況下，“零視窗”發射就顯得尤為重要。
從發射“天宮一號”起，長征二號F火箭結束了技術上“小修小補”的時代，在繼承了當今電子、信息處理、計算機等領域的技術革新成果後，在確保可靠性的前提下，長二F火箭完成了轉型，一枚性能更加優良、運載能力更加強大、載人環境更加舒適的火箭應運而生。
2012年，神舟九號、神舟十號宇宙飛船相繼升空，空間站建設大幕即將拉開對於航天人來說，“大考”即將接踵而至。
展望未來
在中國的載人航天“三步走”計畫中，中國最終要建設的是一個基本型空間站，它的規模不會超過現有的“和平號”或國際空間站。
基本型空間站大致包括一個核心艙、一架貨運飛船、一架載人飛船和兩個用於實驗等功能的其他艙，總重量在100噸以下。其中的核心艙需長期有人駐守，能與各種實驗艙、載人飛船和貨運飛船對接。具備了20噸以上運載能力的火箭，才有資格發射核心艙。為此，中國在海南文昌新建繼酒泉、太原、西昌之後的第四個航天發射場，主要承擔地球同步軌道衛星、大質量極軌衛星、大噸位空間站和深空探測衛星等太空飛行器的發射任務。同時，中國還在天津新建總裝場。
不久之後，中國還將發射神舟九號以及搭載太空人的神舟十號（“神八”與“神九”飛船都將沒有航天員跟隨上天，而神舟十號則載人），再與天宮一號對接，組裝成一個能容納三名太空人工作和生活的空間站雛形。這將使中國成為繼美國、俄羅斯之後第三個掌握空間交會對接技術的國家。可以在地球軌道上長期滯留工作的空間站，對於探索宇宙奧秘、造福人類有著重要意義。
