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· 运载火箭： 长征二号F运载火箭
· 发射时间： 2002年3月25日22时15分
· 返回时间： 2002年4月1日16时51分
· 发射地点： 酒泉卫星发射中心
· 着陆地点： 内蒙古自治区中部地区
· 发射目的： 试验返回舱内的环境控制和生命保障系统，试验载人飞船与运载火箭上新增的逃逸和应急救生功能
· 试验任务： 主要进行空间材料科学和生命科学实验，同时进行部分光学遥感在轨测试试验，以及地球环境探测和空间环境高层大气监测仪器的试验
神舟三号飞船发射升空
神舟三号飞船示意图
神舟三号虽然和神舟二号一样，也是一艘正样——正式阶段的无人飞船，但它的技术状态与载人飞船的技术状态完全一致。此次神舟三号航天任务的圆满完成，为把我国航天员安全地送上太空打下了坚实基础，标志着我国载人航天工程再次取得重要进展。
神舟三号飞船采用模块化设计，沿用“三舱”结构，在太阳能电池帆板构型和升力控制返回、圆顶降落伞回收等系统结构和技术性能上，进行了新的扩展与提升，该飞船的技术状态与载人飞船基本一致。
神舟三号的返回舱内设置了三个可供航天员斜躺的座椅，座椅下方设有仪表盘、控制手柄和光学瞄准镜。推进舱安装有4台大推力主发动机和平移发动机，两侧装有20多平方米的主太阳能电池阵，可以源源不断地为飞船供能。
Q：神舟飞船为什么常常选择在夜晚发射？
A：发射航天飞船是一项极其复杂的系统工程，飞船发射的时机要考虑各种各样的影响因素，其中，气象因素是最关键、最直接的决定性因素。经过专家们的综合考虑和判断，才能最终确定将某一天中的某一个时间段作为飞船发射的时机，这个时间段被称为“发射窗口”。神舟飞船的发射窗口大多选择夜晚而不是白天，最重要的原因是在夜晚时段发射飞船，可以使地面的光学跟踪测量设备更易于捕捉跟踪目标。
神舟三号飞船
在这一次的飞行试验中，神舟三号主要增加了逃逸和应急救生功能。不仅在飞船上增加了待发段和上升段的应急救生功能，完善了备份伞子系统；而且在运载火箭上装备了故障检测和逃逸功能，大大提高了载人航天任务的可靠性和安全性。
为了进一步探索载人航天飞行的必备条件，神舟三号的座舱中装载了一个与航天员形态、结构、质量、质心基本一致的拟人载荷设备——“形体假人”。它有两套主要装备：一是人体代谢模拟装置，用来模拟航天员在座舱内的耗氧速率、耗氧量和产热率，以便及时通过环境控制和生命保障系统将座舱内的氧分压和温度控制在医学要求的范围内；二是拟人生理信号设备，它会将“形体假人”的心电、呼吸等生理信号从太空回传到地面，以检验船载医疗监测设备的可靠性。
神舟三号虽然只是神舟系列的第三艘飞船，但从设计方案来看，它已经是世界上最安全的天地往返运输工具了。当时国际上已知的所有飞船的救生措施都无法完整覆盖待发射、发射、轨道运行、返回和着陆五个阶段，而我们的神舟三号，以及往后的每一艘神舟系列飞船都能做到！
神舟三号的“船长”——形体假人
在酒泉卫星发射中心的载人航天发射场上，捆绑式大推力运载火箭——长征二号F巍然矗立，与神舟三号一起静候指令。
22时15分，“点火”指令下达，长征二号F发出震耳欲聋的轰鸣，载着神舟三号向太空疾飞而去。10分钟后，神舟三号成功进入预定轨道，开启了环绕地球飞行108圈的太空之旅。
神舟三号环绕地球飞行至第107圈、到达南大西洋上空时，守候多时的远望三号测控船向它发出了返回指令。
载人飞船返回地面，一般需要经历四个阶段： 制动飞行阶段、大气层自由下降阶段、再入大气层阶段、着陆阶段。
一张由4架直升机、数十辆新型测控设备车和搜索车组成的立体搜索网，在内蒙古中部草原上悄然展开。
而此时的神舟三号，已于22分钟前成功执行返回舱与轨道舱分离指令，并脱离圆轨道，向着神州大地奔赴而来。
黑障 是发生在大气层的一种特有现象。当卫星和航天飞船等空间飞行器以很高的速度再入大气层返回地球时，在一定高度和一定时间内与地面通信的联络会严重失效，甚至完全中断。
神舟三号进入黑障区，失去了联络，所有望天期盼的人不约而同地静默，唯余手表秒针的嘀嗒声和咚咚如擂鼓的心跳声。
“回收二号发现目标！”
随着欣然报喜的声音，一连串指令从北京航天飞行控制中心冷静而急速地发出，毕竟此刻还不是庆祝的时候，因为神舟二号的返回事故依然让大家心有余悸。
空中传来“嘭”的一声巨响，面积达1200平方米的返回舱主降落伞成功打开。严阵以待的搜索网在获取到神舟三号信息的同时向它收拢而去。
“地面发现目标！”这激动、喜悦而又发颤的报告声使北京航天飞行控制中心的气氛瞬间欢腾。半空中，降落伞护着抛掉防热底盖后的神舟三号返回舱，沿着优美的弧线缓缓飘落。
在距离地面约1米的高度上，返回舱底部的着陆缓冲发动机骤然喷出火焰，神舟三号自动抛掉了降落伞，平稳着陆。
表皮被烧灼成深褐色的返回舱平稳地“坐”在了地上，座舱内形体假人“笑容可掬”地望向舷窗外，飞奔而来的工作人员虽然异常兴奋，却仍谨慎小心地打开舱门，用棉被蒙住舱内的几大箱生物科学实验样品，将它们放进了事先准备好的保温箱，送至各个实验室。
至此，神舟三号按照预定轨道，环绕地球共飞行108圈，耗时6天零18小时，成功在预定回收区实现软着陆，圆满地完成了此次飞行任务。
神舟三号飞船返回舱
在此次太空飞行任务中，神舟三号内共有10项44件有效载荷设备——返回舱13件、轨道舱11件、附加段20件。其中，微重力测量仪、返回舱有效载荷公用设备是第三次参与飞船试验，空间蛋白质结晶装置、多任务位空间晶体生长炉和轨道舱有效载荷公用设备是第二次参与飞船试验，其余设备均为首次进入太空工作。
在神舟三号自主飞行期间，舱内主要进行了空间材料科学、生命科学实验，同时进行了部分光学遥感对地探测试验任务及地球环境探测和空间环境高层大气监测试验任务；飞船留轨期间，舱内主要进行了中分辨率成像光谱仪、卷云探测仪和地球环境探测设备的光学遥感对地探测试验，并进行了空间环境高层大气监测试验。
中分辨率成像光谱仪
中分辨率成像光谱仪是神舟三号轨道舱的主载荷，是当时我国研制的最新一代空间遥感器，具有质量轻、体积小、功耗低等特点和先进性。其探测内容包括以下几个方面的内容：
载人航天应用系统地球环境监测分系统太阳紫外光谱监视器
◆ 海洋：以海洋水色、水温为主要探测内容，兼顾对海冰、海岸带的探测。海洋水色以叶绿素浓度、悬浮泥沙含量、污染物为探测重点要素，兼顾对水深和潜水地形的探测。
◆ 大气：以水汽和气溶胶探测为主要探测内容，兼顾对卷云的探测。
◆ 陆地：以大尺度土壤和植被分布等地表探测为主。
应用中分辨率成像光谱仪进行飞船在轨试验的目的，是试验先进的成像光谱技术、红外焦平面技术和机械制冷等关键技术，为今后研制长寿命的空间仪器积累经验。
神舟三号搭载的这台中分辨率成像光谱仪，在太空中成功完成了一系列科学实验，标志着我国成为世界上第二个拥有航天船载成像光谱仪的国家。它在实验过程中获得以地球为目标的不同光谱景象，为我国的农业估产、可再生资源的动态调查、自然灾害的实时监测以及海洋环境与海洋初级生产力的调查等提供了有力支撑。
地球是人类唯一赖以生存的星球，它的变化是全世界地球环境物理学家共同关心的热门话题。
神舟三号上装有地球辐射收支仪、太阳紫外光谱监视器、太阳常数监测器三套探测设备，主要研究目的是通过定量监测太阳常数与太阳紫外光谱绝对辐照度、定量监测地球对太阳短波辐射的反辐射和地球—大气系统自身的长波热辐射、定量监测大气臭氧总浓度分布及其垂直结构变化等，对全球环境变化进行监测，以便开展地球系统科学研究。
神舟三号继续应用多工位空间晶体生长炉，对特定材料开展了空间材料科学实验。空间晶体生长炉内工位与材料的安排如下表所示：
空间晶体生长炉内工位与材料安排表
多工位空间晶体生长炉
神舟三号上的材料实验样品
Pd 40 Ni 10 Cu 30 P 20 天地样品的扫描电子显微镜照片
空间蛋白质结晶装置
神舟三号空间上培养的人体淋巴细胞（NK92）；
地面培养的人体淋巴细胞（NK92），对比可见空间细胞的增殖要比地面高出近12.5倍
抗菌多肽蛋白晶体
大肠杆菌PEP羧基激酶蛋白晶体
人脱氢异雄酮磺基转移酶蛋白晶体
（1）利用空间蛋白质结晶装置，进行蛋白质和其他生物大分子的空间晶体生长实验。
（2）在微重力条件下，利用细胞生物反应器，进行生物细胞培养实验。
科学家们选择了四种具有制药前景的细胞，在神舟三号上进行了空间实验：
◆ 人体组织淋巴瘤细胞（U-937）：培养可产生一些具有重要药用价值的细胞因子。
◆ 中国仓鼠卵巢基因工程细胞（CHO）：经过特殊处理可获得人的生长激素，用于治疗垂体侏儒症、促进创伤组织愈合等。
◆ 小鼠同种异体淋巴细胞杂交瘤株（LE-1）：用于研究细胞凋亡机理，有助于进行多种疾病的病理研究，如艾滋病、肿瘤、自身免疫性疾病等。
◆ 小鼠淋巴细胞杂交瘤细胞（L2）：具有生成和分泌特异性抗体的功能。
产生抗衣原体抗体的淋巴细胞杂交瘤细胞
抗天花粉蛋白的淋巴细胞杂交瘤细胞激光共聚焦照片
神舟三号在轨飞行七天，其间各系统和有效载荷性能稳定，运行状态良好，工作正常，获取了大量宝贵的科学实验数据，为我国相应领域的科学研究提供了强有力的数据支撑，圆满地完成了本次科学实验任务。
神舟三号的顺利发射入轨与平稳返回，表明我国载人航天工程技术在不断完善成熟，为最终实现载人飞行打下了坚实的基础。我国利用航天飞船开展空间科学研究和空间资源开发的技术迈上新台阶，这有利于促进我国的科技发展和国民经济建设。