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“神舟”一號飛船于1999年11月20日6時30分在酒泉衛星發射中心由新型長徵運載火箭發射升空，飛船返回艙于次日15時41分在內蒙古自治區中部地區成功著陸。
“神舟”一號飛船發射首次採用了在技術廠房對飛船、火箭聯合體垂直總裝與測試，整體垂直運輸至發射場，進行遠距離測試發射控制的新模式。我國在原有的航天測控網基礎上新建的符合國際標準體制的陸海基航天測控網，也在這次發射試驗中首次投入使用。飛船在軌運行期間，地面測控係統和分布于公海的4艘“遠望號”測量船對其進行了跟蹤與測控，成功進行了一係列科學試驗。
“神舟”二號飛船于2001年1月10日在酒泉衛星發射中心發射升空，飛船返回艙在軌道上飛行7天後成功返回地面。“神舟”二號飛船是我國第一艘正樣無人飛船。飛船由軌道艙、返回艙和推進艙三個艙段組成。與“神舟”一號試驗飛船相比，“神舟”二號飛船的係統結構有了新的擴展，技術性能有了新的提高，飛船技術狀態與載人飛船基本一致。
“神舟”二號首次在飛船上進行了微重力環境下的空間生命科學、空間材料、空間天文和物理等領域的實驗，其中包括：進行半導體光電子材料、氧化物晶體、金屬合金等多種材料的晶體生長；進行蛋白質和其他生物大分子的空間晶體生長；開展植物、動物、水生生物、微生物及離體細胞和細胞組織的空間環境效應實驗等。飛船在軌運行期間，各種試驗儀器設備性能穩定，工作正常，取得了大量寶貴的飛行試驗數據。
2002年3月25日，我國酒泉衛星發射中心成功發射的“神舟”三號飛船，裝有人體代謝模擬裝置、擬人生理信號設備以及形體假人，能夠定量模擬航天員在太空中的重要生理活動參數。還首次進行了逃逸係統試驗。逃逸係統可在火箭發射和升空階段出現意外故障的緊急情況下，將飛船帶離危險區域，確保航天員的生命安全。
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