交通方式——发射场、发射路径、返回路径的选择
交通方式——发射场、发射路径、返回路径的选择
前往空间站一去一回的行程，饱含着设计人员的智慧。去程脱离地球引力到达第一宇宙速度主要依靠火箭托举，进入太空后，航天器与火箭分离，后半程的路由航天器独自飞行进入预定轨道。而回程靠的是“神舟”载人飞船的返回舱穿越大气层上千摄氏度的高温，重新拥抱重力返回地面。
1.合适的发射场
建设中国空间站需要用到两个发射场，分别是海南文昌航天发射场和甘肃酒泉卫星发射中心。海南文昌航天发射场用于发射“天和”核心舱和“问天”“梦天”两艘实验舱，以及“天舟”货运飞船；甘肃酒泉卫星发射中心则用于发射“神舟”载人飞船。
海南文昌航天发射场是我国唯一的滨海发射场，也是我国目前可以发射火箭的备选地点中距离赤道最近的地方。选择这里的优势在于，在地球自转角速度一致的情况下，距离赤道越近，地球自转的线速度就越大，这样可以为航天器的发射提供更多的初始速度，意味着航天器花费更少的燃料就可以进入预定轨道。除此之外，选择海南文昌航天发射场还有一个非常重要的考虑因素——运输。内陆发射场的火箭运输需要依靠火车，这就导致火箭的外形尺寸会被火车穿梭的山洞大小所限制，无法运输较大尺寸的火箭；而海南文昌航天发射场可以使用海运的方式来运输火箭和航天器，用船作为运输工具，尺寸的约束相对会小一些。目前我国运力最强的“长征五号”运载火箭和未来运力更强的重型运载火箭也都选择在海南发射。
甘肃酒泉卫星发射中心是航天员启程的地方。为了保证航天员的绝对安全，发射“神舟”载人飞船的“长征二号F”是现役所有火箭中唯一具有逃逸救生功能的火箭，虽然这项功能从未启用过，但是载人航天关乎航天员的生命安全，必须做到万无一失。逃逸救生功能需要整个发射场协同配合才可以完成，甘肃酒泉卫星发射中心周围是广阔无垠的沙漠，遭遇紧急情况时航天员可以在逃逸塔的帮助下降落在沙漠中。
酒泉卫星发射中心。（李明摄）
海南文昌发射场。（李明摄）
2.合适的发射路径
选好了合适的发射场，还需要选择合适的发射路径。从地面去往太空不是简单的两点之间直线最短，而是需要围绕地球飞行，不断提升高度才能到达预定轨道。随着技术的快速进步，目前我国已经具备了航天器快速交会对接的能力，那到底什么是快速交会对接呢？
快速交会对接的“快速”两个字，最直观的体现是在从地球表面发射飞船到达空间站的时间从2天变成6.5小时甚至更快，这中间节省的40多小时去哪了？想搞清楚这一点首先要了解在宇宙中交会对接是怎么实现的。
飞船与空间站的交会对接实际上是一个不断追赶的过程。飞船的入轨轨道高度低于空间站的运行高度，具有更快的飞行速度。追逐飞行的过程中，飞船通过轨道控制逐渐提高轨道高度，降低飞行速度，消除火箭入轨偏差，最终达到与空间站相同的位置和速度，从而实现了交会。要做到快速交会对接需要掌握两个关键词。
第一，自主控制。传统交会对接技术需要由地面飞行控制人员进行测定轨、计算生成轨道控制参数及飞行程序，在飞船经过地面站和中继卫星的测控范围时发送给飞船，再由飞船完成后续动作。为了保证交会对接全程可控可通信，确保交会对接过程的安全，整个过程需要将近2天的时间。这样，不仅需要地面大量的飞控人员参与，也增加了航天员的飞行时间。
而快速交会对接得益于国产芯片、“北斗”导航卫星、“天链”中继卫星的全面使用，可以完全由飞船上的计算机自主运算，无须地面干预。每次轨道机动前仅需几分钟至十几分钟的准备时间，最终只需要在入轨后的连续3个近地点和远地点做3次轨道机动就可以完成。飞行距离比传统交会对接时大大缩短，时间自然节省很多。
“神舟”飞船通过3次轨道机动实现与中国空间站快速交会对接。
第二，完美的时机。空间站在轨飞行形成了一个轨道面，发射场随着地球自转也在不断移动着。当空间站的轨道面经过“神舟”飞船发射点，也就迎来了发射窗口。在此时机发射“神舟”飞船，执行交会对接任务，能够减少轨道修正，从而节省飞行时间和燃料。
由传统交会对接升级为快速交会对接，最直观的好处就是航天员乘坐飞船的时间减少，好比绿皮火车换高铁，旅行体验感将大幅提升。
空间站轨道面经过“神舟”飞船发射点。
3.合适的返回路径
“神舟”载人飞船是航天员往返于中国空间站和地面的“官方指定用车”。返回前，航天员从核心舱的节点舱进入“神舟”载人飞船的返回舱，随着飞船与节点舱分离，返回之旅正式启动。随着技术的发展，从“神舟十三号”开始，返回时间由原来的一天缩短至不到9小时。
返回时机
飞船在太空飞行时，轨迹是从西南向东北方向，绕着地球重复转圈；同时，地球在自西向东自转，载人飞船在地球表面留下类似于“∽”形曲线的星下点轨迹。随着飞船绕地球飞行圈次的增多，载人飞船在地球表面的“∽”形曲线轨迹会自东向西移动，与地球自转的方向刚好相反。当飞行圈次增加至“∽”形曲线刚好经过地面着陆区时，飞船离开轨道返回地球。
“神舟”飞船的“∽”形星下点轨迹曲线，图中红点为轨迹经过着陆区。
返回过程
飞船通过变轨降低轨道高度，使飞船返回舱冲入地球大气层。与民航客机飞行的原理类似，返回舱在大气层内飞行时，会受到空气动力产生的升力，在返回舱高度下降的过程中，升力托举着返回舱飞行。
返回舱在各个方向都安装了发动机，在下降飞行过程中，通过发动机喷气，可以实现顺时针和逆时针两个方向的舱体转动，从而改变返回舱受到的升力的大小和方向，沿着通向落区的“∽”形曲线调整飞行航向，飞向预定的着陆区。
飞船穿越大气层时，返回舱与大气层产生剧烈的摩擦，使得舱外温度高达上千摄氏度，犹如一个熊熊燃烧的火球冲向地面。依靠返回舱外部的“防热外衣”在熔化、蒸发和分解时带走大量热能，阻隔高温进入舱内，从而确保舱内温度保持在20多摄氏度。
经过气动减速、降落伞减速，最后在即将抵达地面时，位于返回舱底部的反推发动机同时启动，最终，飞船返回舱稳稳着陆。
“神舟”飞船返回舱降落在四子王旗航天着陆场。图片来源：中国载人航天工程网
着陆场选择
以往“神舟”载人飞船的返回地点都位于内蒙古中部乌兰察布市四子王旗的航天着陆场。自“神舟十二号”开始，载人飞船的返回地点由四子王旗航天着陆场调整到酒泉卫星发射中心附近的东风着陆场，从哪出发回到哪儿。