正當戚發軔主持研製的通信衛星技術日趨成熟，並擔任“東方紅”3號新一代通信衛星總設計師的時候，他又被調到了載人飛船總設計師的位置。1992年，“921”載人航天工程上馬，戚發軔也走上了新的崗位。在飛船論證階段，對於究竟要選一種什麼樣的飛船，各方專家看法不盡相同，各路人馬堅持己見，爭論激烈。戚發軔主持總體方案論證，認真聽取各種意見，揚其所長，棄其所短，提出了適合我國國情的先進而可行的工程方案。方案確定之後，許多新問題不斷湧現。擔任通信衛星總設計師多年的戚發軔心裏清楚，與研製衛星最大的不同，是飛船事關航天員的生命，必須保證每一個係統、每一個環節都不能發生一絲一毫的問題，必須做到絕對安全可靠，萬無一失。他曾經在俄羅斯參觀過載人飛船的發射，親眼看見航天員在進入飛船之前，總設計師鄭重地簽字畫押，嚴肅而幽默地對航天員說：“如果沒有把握，我不會送你上天去冒險。”戚發軔沒有想到，他在臨近花甲之年還要頂著巨大壓力，冒最大風險去領導造出一艘安全可靠的飛船，而且還要在不遠的將來為中國航天員上天簽字畫押送行。
我國“神舟”號飛船有600多套設備、上百台大小計算機和控製器、幾十萬條軟件程序、十萬多隻元器件、十多千米線纜、八萬多個接點，相當於兩顆大型衛星的工作量，戚發軔不但了如指掌，指揮若定，而且計劃周密，確保了質量和進度。經過7年的拚搏，1999年11月20日“神舟”號試驗飛船首飛成功。進入新世紀後，“神舟”號飛船又連續三次發射和回收告捷。戚發軔的最大願望，是能夠看到神舟號飛船把我國的航天員送上太空翱翔，使他的生命在太空中劃出一條光輝的航跡。