首次多人遨游太空
“神五”只有杨利伟一名乘客，而10月12日，太空迎来了两名客人——中国“神六”的两名航天员费俊龙和聂海胜。人数的增加给飞行任务的各个环节和工程各系统都带来了不同程度的变化。比如，携带的装备要增加一倍，两名航天员存在协同配合的问题等等。双人飞行，比单人飞行更能全面地考核飞船和工程其他系统的性能。
首次多天空间飞行
“神五”仅飞行了21个小时，绕地球14圈。费俊龙和聂海胜在轨运行多天，飞行圈数、距离大大增加。在空间停留的时间越长，意味着发生问题的概率越大，飞行控制越复杂。飞控系统人员对计算机终端进行了更新，数据记录方式也实现了更新换代。“神六”制定了在轨运行时的150余种故障模式和对策，如果故障严重，飞船在每一圈都能应急返回。
首次进行空间实验
“神五”飞行中，杨利伟一直待在返回舱内，没有进行空间科学实验操作。这一次，两名航天员从返回舱进入轨道舱生活并开展了空间科学实验。这是我国第一次有人参与的空间科学实验。科学实验如果没有人的参与，实验的内容和效果将受到很大的限制。人的参与将使空间科学实验实现质的飞跃。
首次进行飞船轨道维持
10月14日5时56分，在北京航天飞行控制中心的统一指挥调度下，“神六”进行首次轨道维持。飞船发动机点火工作了6．5秒。稍后，航天员报告和地面监测表明，首次轨道维持获得圆满成功。因受大气阻力和地球引力的影响，飞船飞行轨道会逐渐下降。为确保正常运行，飞行控制专家按预定计划，决定在“神六”飞行到第30圈时，对飞船轨道进行微调，使其轨道精度更高。
首次飞行达325万公里
杨利伟乘坐“神五”飞行了60万公里，而此次“神六”以每秒约7.820185公里的速度，在距地面343公里的圆形轨道飞行。飞行距离达325万公里，费俊龙和聂海胜因此成为飞得最远的中国人。
首次太空穿脱航天服
“神五”飞行中，杨利伟一直穿着舱内航天服，而这次两名航天员第一次脱下舱内航天服到轨道舱活动。航天服实际上不仅仅是服装，更是载人航天的个体防护保障系统。这次使用的航天服与上次杨利伟穿的一样，只不过杨利伟没有脱过。航天服重量10多公斤，经过训练，他们都能在两三分钟内完成穿脱。
首次在太空吃上热食
“神五”飞行的21个小时里，杨利伟只吃了小月饼等即食食品，喝的是矿泉水，而这次两名航天员在太空中第一次吃上了热饭热菜。中国人喜欢吃热餐，长时间飞行一定要有食品加热装置，所以这次航天食品专家们专门设计了一个食品加热装置，能在30分钟里加热食物。
首次启用太空睡袋
杨利伟躺在座椅上睡了两觉，其间熟睡有半个小时。这次飞行，两名航天员第一次用上太空睡袋，睡觉时间增多了。飞行时间加长后，航天员必须有足够的睡眠，才能保证身体的健康和科学实验的正常开展。这次专家们用保暖织物设计了太空睡袋，固定在轨道舱舱壁上，以供航天员休息。
首次设置大小便收集装置
杨利伟在太空没有上厕所，“神六”首次在轨道舱里装备了大小便收集器。在太空上厕所是个麻烦事。上次飞行中杨利伟使用了类似“尿不湿”的小便收集装置。“神六”增加了一个大小便收集器，能够强力吸走排泄物，同时通过除臭装置除去异味。
首次全面启动环控生保系统
“神六”首次全面启动了环境控制和生命保障系统。通过110多项技术改进，这艘飞船提高了冷凝水汽的能力，确保飞船湿度控制在80％以下；改进了座椅的着陆缓冲功能，不仅保护了航天员，还能让航天员在返回途中靠座椅提升仍然可以看到舷窗外的情况。
首次增加火箭安全机构
与上一枚火箭相比，发射“神六”的长二F火箭有75项技术改动，更加安全、可靠和舒适，也有了更多的功能。为了确保航天员的安全，这枚火箭第一次在逃逸发动机上增加了安全机构，防止火箭误点火等现象的发生，进一步提高了火箭发射的安全性。
首次安装了摄像头
发射“神六”的长二F火箭上第一次安装了摄像头，可以把火箭从起飞到船箭分离等动作的画面实时传回，以帮助地面更加准确地观测和判断火箭状态。这一次在火箭上增加了两个摄像头，一个装配在整流罩内，一个则被安装到火箭外面。
首次启用副着陆场
与“神五”着陆场系统相比最大的不同在于，“神六”飞行任务首次全面启用了位于酒泉附近的副着陆场。由于目前技术条件的限制，还无法对多天内的气象变化进行精确预报。因此，在选择飞船着陆时间时，无法保证主着陆场的气象条件适合降落。副着陆场与位于内蒙古中部草原四子王旗的主着陆场相隔1000公里，可以起到气象备份的作用。
首次启动图像传输设备
火箭的监视器——车载遥测站分布在酒泉、渭南、青岛三地，主要负责运载火箭发射飞行全过程中遥测测量任务，这些数据可以使地面指挥人员实时掌握火箭的运行状态。这次分布在酒泉的设备中新增了图像传输设备，是由我国自主研发并第一次使用。这一设备能够将发射过程的图像实时传送到地面，这和以前只能通过三维动画来模拟火箭的飞行状态相比，是一个大的飞跃。
首次使用新雷达
“神六”的主着陆场首次使用了LAP－3000风廓线雷达和102米高的测风塔，大大提高了对浅层风的预报精度。
首次全程直播载人发射
在“神六”发射过程中，中央电视台组织了强大的阵容，首次直播了载人航天发射的全过程，让全国人民乃至全世界都看到了“神六”精彩的表演。
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