天舟一号，代号“TZ”，在中国文昌航天发射场于2017年4月20日发射，进入预定轨道，这次发射是天舟货运飞船和长征七号运载火箭组成的空间站货物运输系统的首次飞行试验。天舟一号是中国航天科技集团空间技术研究院自主研制的第一艘货运飞船，是向天宫二号进行货物运输的地面后勤保障系统，也是中国载人航天工程“三步走”战略计划中“第二步”的收官之作。

2010年底，中国航天科技集团空间技术研究院启动货运飞船工程立项论证工作。2013年10月31日，中国航天科技集团空间技术研究院向公众公布了它的命名：天舟，代号“ＴＺ”。2014年8月底，天舟一号货运飞船初样研制完毕，天舟系列基本定型。2017年4月22日，天舟一号与天宫二号完成首次对接，成功完成首次推进剂在轨补加试验，标志天舟一号飞行任务取得圆满成功，突破和掌握推进剂在轨补加技术，填补了中国航天领域的空白，实现了空间推进领域的一次重大技术跨越，为中国空间站组装建造和长期运营扫清了能源供给上的障碍，使中国成为世界上第三个独立掌握这一关键技术的国家。2017年9月22日，天舟一号完成任务，进入大气层烧毁，为中国空间实验室任务的收官之战画上了完美句号。

天舟一号的任务包含了建造空间站需要突破和掌握的关键技术，是未来空间站运行的基础。天舟一号飞行任务的成功标志着中国载人航天工程第二步胜利完成，也正式宣告中国航天迈进“空间站时代”，对于实现不懈追求的航天梦具有十分深远的意义。

2010年底，启动中国货运飞船工程立项论证工作。中国航天科技集团空间技术研究院（五院）递交了精心准备的一套飞船研制方案，参与竞标。对于五院来说，他们并非零基础：神舟飞船和天宫一号的研制历程和丰富经验，为货运飞船的设计建造奠定了深厚的技术基础。五院航天人接过了设计建造我国首艘货运飞船这一重任。之后，货运飞船总设计师白明生带领他的团队，对项目方案进行进一步研究论证。2011年1月27日，货运飞船的立项论证结束，转而进入方案研制阶段。彼时，中国货运飞船雏形已显现：全长9米以上、最大直径3．35米、质量13吨、最大上行货物运载量达到6.5吨。2011年4月25日，中国货运飞船名称征集活动正式启动。不到2个月的时间里，组委会收到9640份提名：天梭、鲲鹏、天舟、神龙、龙舟。这艘备受关注的货运飞船，终于在2013年10月31日向公众公布了它的命名：天舟，代号“ＴＺ”。

从方案到初样，是从设计图纸到试验车间的转换。这个过程曲折艰难，更是对广大科技人员的磨砺。对照方案和需求，航天科技人员将一个个单机产品设计定型，再产出样品。一件样品要经历成百上千次测试，放在真空、原子氧、光辐照等各类复杂环境下“捶打”检验。在力学试验中，中国航天科技集团空间技术研究院模拟海上、陆地运输过程中的环境和长征七号运载火箭发射过程中的振动、噪声，检验产品的承载抗冲击能力；热试验中，中国航天科技集团空间技术研究院充分预估飞行姿态在飞行中冷背景、太阳辐照、地球红外辐射等环节对产品的影响，不断调整产品热控功能。然而，单机产品阶段，只是初样研制阶段的基础工程。从单机到分系统，到整体系统，再到与火箭、测控、通信等各大系统的耦合，并不是简单的产品逐级组合过程。试验阶段，是型号研制中最为重要的工作，这个过程漫长而单调，要耗费大量人力物力。然而不断地重复、不断地提高标准，甚至不断地自我否定，只为能让产品经百炼而无恙。为了满足今后各类的货物运输需求，天舟系列货运飞船的设计按照模块化思路搭建平台型谱，可构成“全密封”“半开放”和“全开放”货运飞船。天舟团队研制了另一艘半开放状态的货运飞船。2014年8月底，货运飞船初样研制完毕，天舟系列基本定型。

初样转正样，是产品由试验测试到工程应用阶段的升级。货运飞船产品初样要历经几十位专家的评审、推敲，甚至质疑，各类性能、状态得到肯定和认可后，产品才能进入投产阶段。2014年9月，天舟货运飞船进入正样研制。正样投产的只有一艘全封闭状态货运飞船，任务定位即为中国空间货物运输系统的首次飞行试验。在投产的初期，在原本规定的与天宫二号交会对接、推进剂在轨补加等任务外，又增加了搭载数项载荷，实施在轨载荷试验的任务。无疑，这对研制团队来说，是一个并不轻的担子。正样投产期间，工作的核心是对产品质量的检测。研制团队严格把控标准，完成了正样试验和测试。力学试验、热试验、电磁试验，重复过无数次的试验在综合验证平台上再次重复。2015年4月，正样投产结束，天舟一号货运飞船的结构、管路、内饰基本完成，我国首艘货运飞船已现雏形。进入总装阶段，工作人员将各个单机设备一一装入舱内，连接好电缆。数百根电缆、上千个接插件，保证无一差错。由单舱到整舱，再到货物舱与推进舱的对接，管路检测、舱体检漏、火工品测试。在产品生产的最后阶段，工作人员格外谨慎细致，对产品精益求精，甚至连一个旋钮的设计安装都充分考虑到航天员的感受。2017年1月，在经历又一番严苛的出厂评审后，天舟一号货运飞船终于拿到了产品合格证。

2017年2月5日，历经6年艰苦研制的天舟一号货运飞船从天津市出发，乘船前往海南文昌。3月30日，天舟一号完成总装。4月5日，天舟一号完成推进剂加注。4月9日，天舟一号完成吊装，与长征七号遥二运载火箭形成组合体。4月17日，船箭组合垂直转运至发射塔架；4月20日19时41分，长征七号运载火箭发射升空。

天舟一号的主要任务是为天宫二号运输货物。在这些货物中，除了维持天宫二号运行的各种补给外，还有大量太空实验设备和载荷。给空间站补给推进剂、设备等必备物品。空间站长期运行，设备损坏需要更换及升级，使得空间站可以长期飞行。给空间站的航天员补给生活用品保障物资，如食品、空气、水、航天员要看的书等。为空间站运送科研设备，临时实验及休息室。

在天舟一号之前，掌握了在轨推进剂补加技术的国家只有俄罗斯和美国，其中，实现在轨加注应用的只有俄罗斯。1978年，苏联“礼炮六号”空间站首次实现了在轨加注。目前，欧洲航天局、加拿大、日本等也在此方面进行着积极的研究探索，国际上在该领域的比拼从未停歇。就像汽车需要加油，未来空间站长期在轨也需要“加油”，这项任务就由天舟系列货运飞船来完成。在天舟一号飞行任务中，天舟一号与目前正在轨飞行的我国首个空间实验室——天宫二号将实施我国首次推进剂在轨补加，计划开展多次推进剂补加试验，突破和掌握推进剂补加技术，为我国空间站组装建造和长期运营扫清能源供给问题上的最后障碍。

在天舟一号之前，中国掌握的交会对接技术需要耗时２天左右，天舟一号将开展自主快速交会对接试验，将交会对接的时间控制在６小时左右。快速交会对接的实现，有利于提高飞行器在轨飞行的可靠性，减少交会对接过程中包括轨道控制等在内产生的资源消耗，同时，更大程度保障飞行器，主要是未来空间站的安全，方便空间站突发事件应急处理。

天舟一号货运飞船，它将开展微重力对细胞增殖和分化影响研究、两相系统实验平台的关键技术研究、非牛顿引力实验检验的关键技术验证、主动隔振关键技术验证等4项科学实验研究及技术验证试验。这些任务都着眼未来，或为未来航天事业发展验证更加高精尖的技术，或为未来太空驻留甚至星际移民做科学方面的准备。

微重力环境下胚胎干细胞培养实验项目，主要研究太空微重力环境下小鼠胚胎干细胞的增殖、分化特征，同时与1G和模拟微重力效应条件下的同步实验结果比对，全面了解微重力对胚胎干细胞增殖、分化的影响，同时探索（微）重力在胚胎干细胞增殖、分化过程中的作用及其机制。预期通过实验，初步了解太空微重力对胚胎干细胞增殖、分化影响的作用情况，将为更好地实现胚胎干细胞的体外大量扩增，更好地利用多能干细胞分化潜能提供一种新思路，为多能干细胞在组织工程和再生医学中的应用探索一种新途径。微重力环境对肝干细胞增殖的影响研究，是在太空进行肝干细胞的三维培养，观察太空中微重力环境对肝干细胞增殖的影响。以大鼠肝干细胞系为研究对象，将肝干细胞贴附在微载体表面，通过空间显微摄影和图片传输技术，观察细胞形态、密度与绿色荧光蛋白的变化，监测太空微重力条件下肝干细胞的三维培养与增殖情况。与地面对照图片作比较，以期初步揭示微重力影响肝干细胞增殖的作用机制，为今后建立肝干细胞扩增培养体系提供依据。

两相系统实验平台关键技术研究是中国首次开展的空间冷凝与蒸发相变传热科学与热控技术实验研究。在一个高约半米、重达50多公斤的装置内，安放着红外观测仪、高清相机以及测量温度和热流量的传感器等，借助它们，科学家可实现对空间蒸发与冷凝过程的实时观测，摸清微重力环境下蒸发冷凝相变传热的特殊规律，为丰富流体科学理论知识、研发出更高效更优质的太空热设备奠定基础。 

主动隔振关键技术验证研究是在轨进行六自由度磁悬浮主动隔振关键技术验证，可以实现0.1Hz～100Hz范围内0～40dB的主动隔振能力。该项目同时为“非牛顿引力实验检验的关键技术验证”项目提供支持，保障在飞船平稳期达到10ug以下的微重力水平。未来空间磁悬浮主动隔振技术可为更多空间应用载荷服务，例如空间光学相机、激光通信等，助力它们达到更高的指标水平。同时，这一技术也可在航空光学吊舱、工业精密加工等方面发挥重要作用。

2017年8月1日，天舟一号货运飞船成功在轨释放一颗立方星，随即地面成功捕获立方星。本次试验是中国首次通过飞船系统采用在轨储存方式释放立方星，完成了非火工品装置的分离解锁技术、部署发射器与立方星间接口匹配技术以及部署发射器制造的材料和工艺保证技术验证，为后续中国空间站开展微纳卫星部署发射及在轨服务奠定了技术基础。本次在轨释放的立方星为标准3U结构，安装在立方星在轨部署发射器内，于2017年4月20日随天舟一号货运飞船发射升空，在轨储存104天，该星的主要任务是开展相关航天新技术试验验证。

货物舱为圆柱形，舱壁周围为格状结构的货架，上面装有天蓝色把手，中间形成一个矩形过道。为了让未来的“客户”在舱内活动更安全、舒适，内部的地板采用了深色硬质结构，方便蹬踏，天花板为浅色。在货物舱里，按照3人30天需求量配置的真实生活物资或质量模拟件、1套模拟舱外航天服、2个模拟氧瓶组件、2个模拟氮瓶组件、1个软质水箱、1个硬质水箱等各种货物，放在货架上。天舟一号货物舱还能在简单改造后“变身”为全密封、半开放、全开放三种形态。全密封主要用于运输航天员消耗品、密封舱内设备与试验载荷;半密封除了可以运输密封舱内货物外，还可以满足包括太阳电池翼等舱外物资的运输需求;全开放货运飞船主要用于大型舱外货物的运输。

推进舱为中国货运飞船提供电力能源、推进控制动力并装载推进剂。

参考资料

货运系统是建成空间站需要突破和掌握的关键技术。“天舟一号”将使我国具备向在轨运行航天器补给物资、补加推进剂的能力。这一能力是确保未来中国空间站在轨长期载人飞行的基本前提。货运飞船发射后将与空间实验室或空间站进行自动交会对接，为空间实验室或空间站自动补加推进剂以及空气。而饮水、食物以及其他器物设备则需驻空间实验室或空间站的航天员从货运飞船上搬运到站内。同时，货运飞船亦可充当空间站的“垃圾桶”，航天员取出货运飞船升空携带的物品后，可将站内的废弃物品搬运到货运飞船上，关闭气闸后，货运飞船脱离空间站，返回地球时废弃物连同货运飞船在大气层中烧毁。

天舟一号设计最大运货能力达到6吨多，上行载货性价比优于国际现役中国货运飞船，快递货物经济实惠。世界上最大运载能力超过5吨的现役的货运飞船只有中国的天舟一号和日本的HTV，运载能力达到7吨的ATV货运飞船目前已经没有发射计划。HTV最大运载能力6吨，但其总重量达到了16吨，超过了天舟一号货运飞船。天舟一号是世界上现役运载能力最强的货运飞船。

天舟一号携带6吨左右的货物和推进剂，大大小小有100多个货包。。天舟一号有6吨左右的货物运输能力。其中，搭载试验载荷主要包括非牛顿引力实验检验装置、探测跟踪技术验证试验装置等10余项载荷。有关设备和物质主要包括，按照3人30天需求量配置的真实生活物资或质量模拟件、1套模拟舱外服、软质水箱和硬质水箱各1个、氧瓶和氮瓶模拟组件各2个。具有超大容量的天舟一号运送了重达6.5吨的物资，这相当于整个飞船将近一半的重量都用来装货，达到了世界先进水平。

太空加油和地面加油的不同之处在于，空间站上的动力系统是要靠高压气体挤压燃料到发动机里去燃烧的，所以当航天器油料消耗得差不多了，油箱里面就充满着气体，因而是不能直接去加油的。必须依靠压气机技术把储油箱里的中低压气体，打回到高压储气瓶里去。

霍尔电推进系统以其推力小、精确调整、工作时间长的特性，“细水长流”地发挥作用，辅助空间站抵抗轨道衰减，维持在原定轨道上正常运转，可有效节省核心舱自带推进剂的消耗，保证推进剂的合理充分利用。

力学环境测量系统不仅可以在天舟一号全飞行时段对传统的振动、冲击、噪音环境进行检测，还可以在第一时间感知到太空垃圾撞击的位置和受损程度，甚至还能检验飞船结构设计、货物装载合理性，为在轨损伤修复和结构优化设计提供帮助。

相对测量子系统不仅可以确保天舟一号与天宫二号首次交会对接的自主可控，安全性大大提高，还因为新增的整秒脉冲输出功能，为全船的相关设备都提供了高精度的时间基准。

在轨实施了飞行器间推进剂补加，天宫二号圆满实施了中国首次推进剂在轨补加，并开展了多次推进剂补加试验，为中国空间站组装建造和长期运营扫清在能源供给问题上的最后障碍。掌握在轨推进剂加注技术的国家只有俄罗斯和美国，其中实现在轨加注应用的只有俄罗斯，采用的是气体回用法；美国没有进行过在轨加注应用，但通过飞行试验掌握了加压加注技术。中国成为世界上第二个应用该技术的国家。加压法系统简单，但推进剂加压温升带来了安全隐患，同时补加方需消耗一定量的高压气体。气体回用法系统复杂，技术难度大，但气体资源无消耗，技术一旦突破对长期在轨的空间站更为有利。考虑中国载人空间站长期在轨推进剂补加需求，天舟系列货运飞船联合空间站采用“增压气体回用+推进剂恒压挤压”技术方案。货运飞船完成与被补加飞行器的推进剂管路对接与密封，由被补加飞行器压气机将贮箱气腔内增压气体回抽至气瓶，降低贮箱背压，以具备接收推进剂条件，货运飞船再以恒压方式将推进剂输送至被补加飞行器膜盒贮箱，并吹除连接管路推进剂和脱开连接管路，完成推进剂补加。进步号和ATV货运飞船用于推进剂补加的模块与货运飞船平台自身控制所需的推进模块独立设计，规避了两个模块之间压力体制差异、安全隔离等融合技术难题，但系统推进剂利用率低、任务适应性差、故障应对手段少。天舟系列货运飞船全新研制8只400 L金属膜片贮箱，分为推进和补加两个功能模块，总携带量可达3.5 t，可用于补加的推进剂为2.1 t。模块间实现了融合使用，满足了推进/补加模块的安全隔离和灵活切换的要求，提高了推进剂利用效率以及任务应急能力。推进剂补加技术主要是通过安装在对接机构上的推进剂补加液路浮动断接器来实现。油枪能否准确无误地插入加油口，决定于对接的精度。由于两个飞行器都在空中高速运行，为了避免细微误差，保证太空加油滴水不漏，中国自主研发的“浮动断接器”专利发挥了关键作用，这一专利也打破了国外的技术封锁，是首次在天舟一号上使用。

中国货运飞船与空间站交会对接是实现货物补给和推进剂补加的基础，是货运飞船关键任务功能之一。全相位交会对接扩展了货运飞船的发射窗口，提高了空间站运营管理的灵活性，全自主快速交会对接为空间站快速货物补给和人员运送奠定了技术基础，全方位绕飞交会对接解决了空间站阶段多艘飞船停靠不同对接口的问题。2012年8月2日，俄罗斯进步M-16M货运飞船首次测试快速对接模式，但关键事件仍需要地面干预。天舟一号货运飞船首次提出了基于绝对定位数据的快速交会对接自主导航与制导方案，解决了依靠地面定轨、计算、注入时间长难以实施快速交会对接的难题，交会对接时间由2 d缩短至6.5 h，在国际上首次实施了全自主的快速交会对接。设计了前向、后向、径向绕飞方案，可与空间站不同对接口对接，提高了任务适应能力。对接机构设计了主动控制电子阻尼器方案，解决了与大偏心构型空间站(例如“L”型)对接时俯仰和偏航方向能量缓冲消散难题，具备了与空间站全部构型对接适应能力。开展全自主快速交会对接试验，极大提升了工程建设的安全水平和空间站的整体效能。两个飞行器在高速飞行中实现交会对接，首先需要十分精确的测量和导航技术。激光雷达就是天舟一号的‘眼睛’，为了看得更精确，中国自主创新并首次使用了目标精确识别等新技术，激光雷达的工作能力比国外同类产品增大了两倍以上，实现了高精度测量跟踪。新技术确保可以从多方位、大范围内发挥激光雷达的作用，迅速准确地测量距离、角度等飞行参数，确保飞船进行精准对接。交会对接的另一项包含多件专利的导航定位激光信息源技术，导航定位激光信息源是光学成像敏感器的关键组件，在太空中漆黑环境中，或面对太阳强光直射时的高亮度情况下，它都能为精确定位服务。

浮动断接器技术保证货运飞船的油枪和被加油的空间实验室油箱孔精准对接，同时也为了避免由于可能的插合精度差异而带来的损害，就需要进行柔性对接，以保证在8倍于子弹的速度下实现太空加油时，即便油枪偏一点，插合有点误差，也不会相互发生损伤，同时又不发生泄漏。

姿态与轨道控制采用以陀螺、星敏、红外地敏多种测量方式融合方案完成飞行姿态测量确定，采用纯喷气控制实现姿态和轨道控制。针对货运飞船大惯量积、变质心的特点，设计36台发动机，提出了基于指令分配的分组姿轨发动机使用策略，设计了基于前馈补偿的交会对接平移靠拢段高精度位置、姿态控制器，解决了非合作目标安全交会、多航天器近距离编队飞行中的近距离准静态悬停技术难题。

针对货运飞船热源分布不均、各飞行阶段变化大、外热流变化范围大的难点，提出了基于强制通风与二次辐射的密封舱热控方法，取代一般密封舱采用的流体回路热控方法，建立了轻量化货运飞船热管理系统(图7)，大幅减轻了散热系统重量。密封舱内设计通风系统实现热量统一收集传递，后球底作为散热面实现热量可控排散，密封舱/非密封舱一体化耦合设计。通过二次辐射调节传热路径和热阻，提高了密封舱散热面温度水平，设计3台风扇组合强制通风，增强了散热面的温度均匀性，解决了密封舱舱壁作为散热面容易结露的技术难题，在国内外载人航天器上尚属首例。

载人环境控制与空间站一体化设计，简化了自身系统配置。密封舱内配置压力控制和温湿度、氧和二氧化碳浓度测量设备，具备舱内照明、显示报警等功能，支持航天员进舱操作。

采用太阳电池翼-锂离子电池组的光伏电源系统提供100 V电源，配置60 Ah锂离子电池组和左右两翼总面积约30 m2三结砷化镓太阳电池翼[15]。采用22串ICP30单体高压锂离子蓄电池组设计方案(图8)，航天领域首次实现了100 V高压锂离子蓄电池组在轨应用。其中，ICP30单体与空间站通用，提前验证了空间站电源关键技术。整船采用100 V分散配电体制(图9)，100 V高压传输直接给电子单机供电，单机内部配置国产DC/DC厚膜器件，减少配电体系中两级DC/DC变换损耗以及供电链路串联环节，提高了供电效率和可靠性。

测控通信以天基为主，关键时段配以陆海基测控支持，实现了交会对接和推进剂补加等关键事件全程跟踪测控，同时减少了对陆基测控站和海基测量船的依赖。针对航天器内部网段设计和IP over CCSDS的协议转换技术，提出一种适用于近地轨道航天器的天地网络一体化方案，设计以太网交换机实现了IP协议与CCSDS AOS空间数据链路协议的相互转换，构建了天地一体化互联网络。可提供不少于12路百兆以太网接口，接口速率100 Mbps，支持标准以太网协议。

天舟一号货运飞船首次应用以太网技术，为未来空间站组网通信提供技术验证。天舟一号搭载了一款特殊的“神器”——高速通信处理器。这个由中国航天科技集团八院研制的处理器是货运飞船以太网通信的重要组成部分，它就像一座大型机场，可以指引各种大小型飞机起飞降落，接收来自各地的乘客，也可以将乘客送往各地，是一个“核心交通枢纽”。高速通信处理器在货运飞船的天地测控通信中发挥着巨大的作用，为空间站千兆通信网的建立奠定了扎实的基础。

1978年1月20日苏联发射了第一艘进步号货运飞船，2008年3月9日欧洲发射第一艘自动转移飞行器(ATV)，2009年9月11日日本H2转移飞行器(HTV)成功首飞[22]。借助美国航空航天局商业轨道运输计划(COTS)和商业乘员发展计划(CCDev)，SpaceX公司和轨道科学公司先后发射了龙飞船和天鹅座货运飞船。航天飞机已经退役。ATV在完成5次货运任务后，也退出现役。国际空间站货物运输将主要依靠进步号、HTV、龙飞船[23]和天鹅座货运飞船。其中，ATV单次运输重量最大，达到7.67 t。我国天舟货运飞船开展了全要素轻量化设计，虽然单次运输量6.5 t不及ATV，但上行货重比达到0.48(上行货重比＝上行能力＼发射质量)，货物上行效率为国际现役货运飞船最高。天舟货运飞船具备空间站货物上行、废弃物下行、组合体支持和拓展试验的综合任务能力。由于龙飞船载货版和载人版一体化设计，具备货物返回和重复使用能力。天舟货运飞船目前尚不具备货物返回和重复使用能力，我国空间站工程进入长期运营和空间应用阶段后，高效低成本货物补给要求将愈发强烈，同时在轨生产的需要送回地面的高价值空间货物量会迅速增加，天舟货运飞船发展货物返回和重复使用能力是未来必然趋势。

参考资料

2017年4月，为庆祝天舟一号货运飞船发射取得圆满成功，中国邮政集团公司济南市分公司在第一时间推出纪念邮戳一枚，供社会用邮和收藏。“天舟一号货运飞船发射取得圆满成功”纪念邮戳呈椭圆形，图案为天舟一号货运飞船发射升空的瞬间倩影，标题为“天舟一号中国货运飞船发射取得圆满成功”，并注有飞船发射升空的时间和地点。

2017年4月20日19时41分，搭载着天舟一号货运飞船的长征七号遥二运载火箭，在我国文昌航天发射场点火发射，约596秒后，飞船与火箭成功分离，进入预定轨道，发射取得圆满成功。

2017年4月22日12时23分，天舟一号货运飞船与天宫二号顺利完成自动交会对接。这是天宫二号自2016年9月15日发射入轨以来，首次与货运飞船进行的交会对接。随后，天舟一号与天宫二号进入组合体飞行阶段。

2017年4月27日，天舟一号货运飞船与天宫二号空间实验室成功完成首次推进剂在轨补加试验。突破和掌握推进剂在轨补加技术，填补了我国航天领域的空白，实现了空间推进领域的一次重大技术跨越。

2017年4月29日，舱内电子学箱在轨完成了第一次加电自检，顺利接收到了飞控中心上注的控制指令1条，控制磁强计、全向电子能谱仪、新型电位主动控制仪均完成了第一次在轨加电自检，舱内电子学箱加电13分39秒。

2017年5月31日～6月2日，舱内电子学箱每天在轨加断电1次，累计接收飞控中心上注的控制指令20条，控制紫外辐射监视单元、可见光监视单元和羽流效应单元完成了第一次在轨加电自检及各载荷完成初步在轨试验，舱内电子学箱累计加电27小时0分31秒。截至6月15日，舱内电子学箱在轨工作正常，其在轨累计下传数据1.19GBytes，其中工程参数216MBytes，科学数据0.98GBytes。

2017年6月15日1，天舟一号货运飞船与天宫二号顺利完成第二次推进剂在轨补加试验，进一步验证了这一关键技术的可靠性。这次补加试验旨在巩固首次补加试验取得的技术成果，主要完成了浮动断接器插合、管道检漏、燃料贮箱补加、氧化剂贮箱补加、浮动断接器分离和状态恢复等工作，整个过程历时约2天。

2017年6月19日，天舟一号完成与天宫二号的绕飞和第二次交会对接试验。这次试验的顺利完成，巩固了航天器多方位空间交会技术，对于后续空间站工程建设具有重要意义。

2017年6月21日，地面发送指令，天舟一号货运飞船与天宫二号分离；按程序，天舟一号逐步退至前向120米并保持位置，待地面确认状态正常后，发令控制天舟一号正常撤离，天舟一号建立三轴稳定对地飞行姿态，在高度约390公里的近圆轨道上开始独立运行。：天舟一号计划在轨飞行至少5个多月的时间，其中包括2个月的组合体飞行和不少于3个月的自主飞行，这是目前中国执行载人航天任务时间跨度最大的一次。

2017年8月1日，天舟一号货运飞船成功在轨释放一颗立方星，随即地面成功捕获立方星。本次试验是我国首次通过飞船系统采用在轨储存方式释放立方星，完成了非火工品装置的分离解锁技术、部署发射器与立方星间接口匹配技术以及部署发射器制造的材料和工艺保证技术验证，为后续我国空间站开展微纳卫星部署发射及在轨服务奠定了技术基础。

017年9月12日23时58分，天舟一号货运飞船顺利完成了与天宫二号空间实验室的自主快速交会对接试验，为我国空间站工程后续研制建设奠定更加坚实的技术基础。

2017年9月16日20时17分，天舟一号货运飞船与天宫二号顺利完成第三次、也是离轨前最后一次推进剂在轨补加试验，进一步巩固了相关技术成果。

2017年9月22日，天舟一号在完成空间实验室阶段任务及后续拓展试验后受控离轨再入大气层。受控陨落于南太平洋区域。

天舟一号是中国拥有的体积最大、自重最重、载重能力最多的航天器，推送其升空的长征七号遥二运载火箭，也是中国拥有自主知识产权最大推力的运载火箭。天舟一号飞行任务取得圆满成功标志着我国载人航天工程第二步胜利完成，也正式宣告中国航天迈进“空间站时代”，对于实现不懈追求的航天梦具有十分深远的意义。中国已进入空间站建设阶段，将迎来批量化研制、密集发射的任务高峰。“天舟一号任务具有承前启后的意义，对空间站的运行建造有着十分重要的意义，它的成功显著加快了工程推进步伐。”中国载人航天界权威人士所评价，天舟一号是中国载人航天工程向浩瀚宇宙进发的冲锋号。天舟一号开创了载人航天任务天基测控体制为主的飞行控制先河。在过往的载人航天任务中，对航天器的跟踪、测控以及在轨异常的及时监测处置，主要依赖陆基测控站和海基测量船。

2017年12月，天舟一号货运飞船入选“2017年度中国媒体十大流行语”。入选理由：天舟一号货运飞船是中国首个货运飞船，于2017年4月20日19时41分35秒在文昌航天发射中心由长征七号遥二运载火箭成功发射升空，并于4月27日成功完成与天宫二号的首次推进剂在轨补加试验，这标志天舟一号飞行任务取得圆满成功。天舟一号货运飞船由中国空间技术研究院（中国航天科技集团五院）研制，具有与天宫二号空间实验室交会对接、实施推进剂在轨补加、开展空间科学实验和技术试验等功能。天舟一号任务也是我国空间实验室任务的收官之战。