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中國「神舟六號」太空船返回艙於十月十七日凌晨四時三十三分垂直降落在內蒙古四王子旗的主著陸點，凌晨五時三十八分太空人費俊龍、聶海勝先後出艙走下梯架，圓滿完成了這趟航太任務。
凌晨四時四十五分，太空船回收隊伍向北京航太飛行控制中心通報，已經接獲「神舟六號」太空人語音報告，表示返回艙已經安全著陸，他們的身體狀況良好。
搜救隊伍抵達著陸點後，於五時七分打開艙門，醫務人員進入艙內對聶海勝、費俊龍進行初步健康檢查。
五時三十八分，費俊龍首先在工作人員協助下出艙，走下出艙梯架；五點三十九分，聶海勝也順利出艙。
他們都向在場媒體表示，自己感覺身體狀況良好，並說「十分感謝祖國和人民對我們的關心和厚愛」。
隨後，中國載人航太工程總指揮「神六」任務總指揮陳炳德宣佈「神六」載人航太飛行獲得圓滿成功。
早已在北京航太飛行控制中心等待「神六」返航的中共中央政治局常委、全國人大常委會委員長吳邦國，現場宣讀了中共中央、國務院、中央軍委對「神舟六號」載人太空船飛行成功的賀電。
他說，「神舟六號」太空船飛行的成功，標誌著中國在發展載人太空飛行技術、進行有人參與的空間實驗方面取得又一個具有里程碑意義的重大勝利，這對於進一步提升中國國際地位，增強中國的經濟實力、科技實力、國防實力和民族凝聚力等，具有重大而深遠的意義。
兩名太空人經歷約一百一十五個小時太空飛行、繞行軌道七十六圈，這與原先計畫的一百一十九個小時、繞行八十圈相距並不太大。他們能按原有規劃平安返回地球，顯示中國已經邁入世界航太大國的行列。
神六回航突破五難關
中國載人航天工程著陸場系統總指揮隋起勝指出，神六太空船返回前，必須經歷制動飛行、自由滑行、再入大氣層及著陸等4大階段，期間返回艙和太空人得面高密閉、高熱、高G和著陸時高撞擊和高旋轉等重大難關，技術難度和危險性遠高於一般人所能想像。
神六最後一圈繞地飛行時，得調整飛行姿態並讓軌道艙和返回艙分離，接著進行制動姿態調整，好讓尾部朝向飛行方向，並點燃發動機進入返回軌道。發動機點火時間必須精確控制，相差1秒就會使落點相差9公里！
進入返回軌道的太空船為無動力飛行，當高度降到距地約140公里時，推進艙和返回艙分離，載著太空人的返回艙繼續奔向降落場時，因與大氣摩擦，所產生的高溫離子會遮斷電磁波，它會陷入一段無法與地面聯繫的「黑障」時間，「黑障」會在離地面約40公里時消失。
返回艙離地面約10公里時進入著陸階段，陸續進行彈出傘艙蓋、拉出引導傘、減速傘與主傘等以減緩下降速度，並在距地面約1公尺瞬間點燃4具反推火箭，讓速度降到適合「軟著陸」的每秒1到2公尺（相當於時速3.6公里到7.2公里）。
返回艙表面能抵抗與大氣摩擦所產生的近攝氏2千度高溫外，更須密閉以保障太空人安全，太空人所穿的壓力服是密閉的第二重保障。返回時太空人受的約是3倍引力（3G）的壓力，如發生問題更可能高達10幾個G壓力，這得靠太空人的訓練與耐受性來克服。
返回艙底部的反衝發動機會將著陸速度降到每秒2公尺以下，造價10萬元人民幣的「賦形減震坐墊」則是對太空人抵抗降落衝擊的最後一道「防護」。另外，降落傘打開時，可能導致艙體旋轉，除太空船「減旋」設計外，太空人也得接受「抗旋」訓練以因應可能面臨的旋轉狀況。
神六被迫提早返回
神六按照原計劃，宇航員將在太空停留119個小時後返回。環月計劃設計者之一的中國工程院院士姜景山表示，返回時間提前是因為惡劣的天氣造成的，而不是由於技術原因。因為惡劣的天氣，神六的發射其實比預計提前了一天。
據新華社之前報導，神舟六號「將實現中國載人航天技術的新突破，其飛行時間將由1天增加到5天（具有飛行7天的能力），航天員由1名增加到兩名。」
此次發射對與中共領導人來說也是一個關鍵的榮譽項目，中國領導人強調昂貴的太空計劃將會帶動中國的經濟發展。此次發射的神舟六號要比兩年前發射神五更加復雜，在太空的停留時間也更長。兩名航天員將在5天的太空飛行進行多種實驗，但中國官方媒體沒有透露這些實驗的詳細內容。同樣，宇航員的名字直到發射前仍未公布。
在神六發射40秒後，便消失在雲層，但飛船內部的攝像機顯示，航天員聶海勝在發射中心下令點火時揮著手，意味著一切「正常」。不久後，航天員費俊龍向地面報告說：「我感覺良好。」法新社的報導還說，神六發射前，中國總理溫家寶在出征儀式上為兩員航天員送行，並預祝他們凱旋而歸。中國國家主席胡錦濤和副主席曾慶紅到北京航天指揮中心觀看了發射直播。
這也是中國自2003年10月發射載有首名航天員楊利偉的神舟五號進行太空後，再一次把兩名航天員送入太空，也是祇有美國和前蘇聯獲得如此成就後，第三個進行載人飛行的國家。
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