天宫一号（英文名：Tiangong-1）是中国首个目标飞行器和空间实验室，由中国航天科技集团所属中国空间技术研究院和上海航天技术研究院研制。天宫一号重8.5吨，高10.4米，直径3.35米，结构上可分为资源舱和实验舱两部分，可为航天员提供15立方米的活动空间。

天宫一号任务方案于2002年通过，2006年天宫一号进入初样研制阶段。2011年9月29日在酒泉卫星发射中心发射升空，2016年3月16日正式终止数据服务进入轨道衰减期，2018年4月2日再入大气层。在轨运行期间，天宫一号先后与神舟八号飞船、神舟九号、神舟十号飞船进行6次交会对接，帮助中国突破和掌握了空间交会对接技术、组合体控制技术；验证了在轨中长期飞行的生命保障技术，完成了多项航天医学实验；开展空间环境探测、地球环境监测，提供应用数据服务。

天宫一号发射升空，意味着中国已经拥有建立初步空间站（即短期无人照料的空间站）的能力，同时标志着中国迈入载人航天工程“三步走”战略的第二步第二阶段。天宫一号的设计寿命只有两年，但它超期服役两年多，完成多项突破性工作，收集了大量来自太空的重要数据。

1986年，邓小平批准实施“863”计划，计划以载人飞船开始起步，最终建成中国的空间站。1992年，中国载人航天工程正式立项，并确定按照“三步走”的战略实施。第一步，发射载人飞船，建成初步配套的试验性载人飞船工程，开展空间应用实验；第二步，突破航天员出舱活动技术、空间飞行器交会对接技术，发射空间实验室，解决有一定规模的、短期有人照料的空间应用问题；第三步，建造空间站，解决有较大规模的、长期有人照料的空间应用问题。

2003年，航天员杨利伟完成中国首次载人航天飞行后，中国载人航天工程第一阶段任务圆满收官。第二阶段的核心任务是空间交会对接，最早制定的方案是将神舟飞船轨道舱改造后留轨飞行，作为目标飞行器与后续飞船进行无人、载人空间交会对接。然而，经过科学分析和深入评估，航天人认为中国完全具备进一步跨越发展的条件，于是建议中央调整原来的计划安排，直接发射8吨级的目标飞行器，兼做空间实验室，一并实现自动交会对接、手动交会对接、中长期太空驻留的目标。

1992年，作为中国载人航天战略的一部分，研制目标飞行器的方案在早期规划的时候就已经确定。

2002年，在进行方案论证和审查后，天宫一号目标飞行器任务方案得到通过。此时，天宫一号还没有名字，被称为“目标飞行器”，缩写是：MB。

2006年，天宫一号进入初样研制阶段。同年，它被命名为“天宫一号”，缩写也从MB变为TG。

2008年9月28日，中国首次披露“天宫一号”发射计划。12月5日，张建启（时任中国载人航天工程副总指挥）在神舟七号载人飞行代表团香港特别行政区媒体见面会中表示：“在完成神舟七号载人航天飞行、突破出舱活动技术之后，将于2010年底至2011年，发射‘天宫一号’空间目标飞行器，即简易的空间实验室。在之后的几年里，我们还要相继发射神舟飞船八、九、十号飞船，分别进行无人和有人参与的空间交会对接试验，完成第二步的战略任务。并最终在2020年左右实现第三步战略目标，即建成我们国家自己的空间站，实现较大规模的应用和航天员在太空的长时间驻留。”

2009年1月26日，天宫一号模型在2009年中央电视台春节联欢晚会上展示亮相，计划将于2010年左右升空。同年年底，天宫一号进入正样研制阶段。

2010年5月，中国载人航天工程第十八次大总体协调会在北京召开；会议讨论确定了交会对接飞行任务规划、“天宫一号”目标飞行器及神舟八号飞船飞行任务纲要，协调了各系统间重大技术问题；为工程全面开展飞行产品正样研制和飞行任务准备工作提供了依据。10月，中国宣布正式启动实施中国载人空间站工程，计划在2020年前后建成规模较大、长期有人参与的国家级太空实验室。

2011年5月17日，“天宫一号”目标飞行器模型在第十四届中国北京国际科技产业博览会展出。

天宫一号主要任务是作为交会对接目标，完成空间交会对接飞行试验；保障航天员在轨短期驻留期间的工作和生活，并保证航天员安全；开展空间应用、航天医学试验、空间科学实验和空间站技术试验；初步建立能够短期载人、长期无人独立可靠运行的空间试验平台、为建造空间站积累经验。

天宫一号由中国航天科技集团所属中国空间技术研究院和上海航天技术研究院研制，重8.5吨，高10.4米，直径3.35米。结构上可分为资源舱和实验舱两部分。

实验舱由密封舱和非密封后锥段组成，密封舱有效活动空间约15立方米， 可满足3名航天员在舱内工作和生活需要；非密封后锥段安装遥感试验设备。舱内每个区域都设有数量不等、锦丝带材质的手脚限位器，以保证航天员在失重飘移状态下便于手脚着力。实验舱前端安装被动对接机构及交会对接测量合作目标，与飞船对接后，可形成直径0.8米的转移通道。

资源舱为柱状非密封舱，配置推进系统、太阳电池翼等，为空间飞行提供动力和能源，并控制飞行姿态。

天宫一号搭载有蔬菜、肉类、水果和复水汤等航天食品，不过这些航天食品属于实验品，不能食用。真正能食用的航天食品要等航天员随飞船带上天。

天宫一号舱内配备了体育锻炼设施和娱乐设施，航天员可以观看存储在笔记本电脑里的影音节目。天宫一号首次带上了太空锻炼器材，如特殊自行车用于锻炼下肢肌肉；拉力器用于锻炼肩部和背部肌肉；下体负压筒对航天员下半身施加负压，促使血液向下半身流动，改变失重环境中血液朝头部转移的情况。

此外，天宫一号还搭载了一枚中国结、四种濒临灭绝的植物种子和300面国际宇航联合会会旗。这300面会旗曾于2010年12月通过俄罗斯的联盟“TMA－20”载人飞船送至国际空间站，并由美国奋进号航天飞机于2011年6月带回地面。

天宫一号由长征二号FT1运载火箭发射升空。长征二号FT1运载火箭是在长征二号捆绑式运载火箭的基础上，按照发射载人飞船的要求，以提高可靠性确保安全性为目标研制的运载火箭，可靠性评估值达到0.98。火箭由四个液体助推器、芯一级火箭、芯二级火箭、整流罩组成。长征二号FT1运载火箭总重493吨，比普通的长征二号F火箭略重，增加的重量几乎都来自燃料。火箭的最大起飞质量493吨，最大推力600吨。

与以往长征二号F型火箭相比，长征二号FT1火箭外形上的最大改变集中在火箭顶部。由于天宫一号的体积超过以往发射的神舟飞船，用于包裹天宫一号的整流罩进行了重新设计。由于天宫一号不载人，取消了为航天员安全所设计的逃逸塔系统。

长征二号系列运载火箭FT1火箭采用了新的制导控制方案。以允许误差的范围来比较，此前飞行器入轨的远地点距离误差在6公里范围内，而长征二号FT1火箭可以达到2公里以内；轨道倾角误差以前要求是小于0.15度，而长征二号FT1的误差范围是小于0.05度，发射精度提高了两倍。此外，长征二号FT1火箭将用于测量火箭飞行位置和速度的惯性测量设备进行了更换，更换后一方面提高了对新指导方案的适应性，同时提高了运载能力和可靠性。

天宫一号在酒泉卫星发射中心发射升空。酒泉卫星发射中心是中国建设的第一个卫星发射场。它位于甘肃省酒泉市东北地区，占地面积约2800平方公里，地势平坦，人烟稀少，干燥少雨，每年约有300天可进行发射试验，是发射航天器的理想场所。

为适应发射天宫一号的要求，酒泉卫星发射中心在原有发射载人飞船火箭的基础上，进行了100多项技术状态更改。新建了航天器加注扣罩厂房，改扩建测发控制楼，升级改造测发指挥显示系统，更新研制东风中心计算机系统，新研了高精度测量系统等。

针对天宫一号后续交会对接任务，酒泉卫星发射中心主要有5个方面改进。一是升级改造了测发指挥显示系统，拓展了信息利用的能力，提高了辅助决策自动化水平。二是更新改造了东风中心计算机及指挥显示系统，提升了任务状态变化适应能力，实现了测发、测控指挥决策资源的共享。三是研制了共用光纤射频转发系统。解决了脐带塔复杂钢结构条件下无线信号多路径干扰的问题，实现了目标飞行器和测控设备共用无线信号的转发。四是开发航天发射一体化仿真训练系统，实现了全系统、全流程、全员额训练。五是针对影响和制约交会对接任务顺利实施的重难点问题，完成了一系列科研攻关，为任务提供了有力的技术支撑。

针对天宫一号及后续交会对接任务高精度测定轨、高频度导引控制、双目标测控管理等新需求，设计人员对测控通信系统进行升级改造、将设备更新换代，实现了多项技术创新，整个系统以全新状态参加任务。主要创新点包括：设计了陆海天基测控通信系统和天地基紧密协同的测控通信工作模式，建立了新的天地基测控系统协同工作机制，在天地基资源的综合分配和优化使用、飞控中心飞控策略的安排等方面都设计了新的工作模式；利用有限的测控通信资源实现了在两天时间内通过多次轨道控制完成飞船的远距离导引任务，综合利用多种技术手段，确保空间环境异常情况下远距离导引精度指标的要求；将空间碎片预警与规避控制工作纳入正常飞控流程，确保飞船和目标飞行器在轨安全运行；全面使用了一体化的试验信息系统提供任务支持。

天宫一号实验舱是一款全新的载人航天器，其采用整体壁板结构，这种结构不同于以往的蒙皮加筋结构，能够保证壁板的加工、成型、焊接等精度，进而保证舱体结构精度及各设备安装接口的位置精度。由于壁板零件尺寸大，加工后的厚度差精度要求极高，加工过程中产生的应力会造成零件翘曲变形，如果残余应力不能有效控制和消除，就会严重影响到产品加工的精度。因此，技术人员采取了振动时效技术，实现了产品的在线去除应力，使壁板零件在加工中的变形得到有效控制。

壁板零件通过成形才能达到规定的舱体结构轮廓要求。然而，壁板被铣成网格状，大量的材料都要被切除，材料的利用率不到10%，而且厚度不均匀，采用传统的成型技术很容易造成壁板开裂。为了解决这些问题，技术人员经过多次试验验证后，最终确定了合适的工艺路线。但是，对于具有大型法兰的整体壁板结构零件，法兰周围的过渡区域极易断裂。为此，技术人员提出了新的成形工艺方法，彻底解决了零件厚度突变无法成形的工艺难题。

为了解决焊接方法存在焊接缺陷多、合格率低、变形大、精度低等问题，天宫一号首次应用了变极性等离子弧焊接工艺（VPPA），该技术专门为铝合金焊接而开发，具有焊接质量好、焊缝窄、变形小等优点，被称为“零缺陷焊接”。但是，天宫一号结构尺寸大，形式多，且VPPA对工装的可适应性要求很高。为此，技术人员设计了多套大型柔性自动焊接工装，且形成了一系列VPPA工装设计规范，使天宫一号从零部件到舱段再到舱体都全面应用了VPPA技术。焊缝一次合格率近100%，大大提高了载人密封舱的焊接水平。

天宫一号内有500多个不同大小的设备，这些设备对于天宫一号在轨运行和正常工作十分关键。为提高设备的可靠性，研发人员在设计时进行了充分的地面试验，其中有些设备试验次数达到了万次以上。他们针对各种可能出现的故障提前制定了几百种预案，从系统到分系统再到单机，各级、各层面上都做了备份，以保证各部件的正常运转。在一些关键设备的控制上，他们还设计了“双保险”，如无人期间设备自动控制，有人时还可以让航天员参与进行人工控制。

天宫一号除了进行空间探测、空间技术应用试验外，还要时刻对太空中随时可能遇到的危险保持高度警惕。太空垃圾是围绕地球轨道的无用人造物体，小到人造卫星碎片、漆片、粉尘，大到整个火箭发动机。这些零零碎碎的太空垃圾，由于它们和航天器之间的相对速度很大，一般为几千米每秒至几十千米每秒，因此，即使轻微碰撞，也会造成航天器的重大损坏。为此，研制人员在天宫一号的舱体上设计了特殊的防护装置，较小的太空垃圾几乎不会对天宫一号造成多大影响；遇到体积较大的太空垃圾时，天宫一号会提前启动预警机制，躲开危险物。

太空环境是千变万化的，太阳因能量增加会向空间释放出大量带电粒子流，形成的高速粒子流就叫太阳风暴。太阳活动可能会使天宫一号的轨道衰减速度加快，进而影响与飞船的交会对接。为此，研制人员进行了有效的设计，适时可利用地面控制系统，启动天宫一号的推进器将自身往高处托举，使之维持在要求的轨道高度。当然，即使不发生太阳风暴，天宫一号在太空中运行的轨道高度也不是一成不变的：在与飞船交会对接时，它会飞得低一些，大约距离大气层340公里；无人期间则会飞得高一些，约370公里，因为越高的地方空气密度越小，轨道衰减越少，从而更加节约能源。

2011年6月29日，天宫一号被运至酒泉卫星发射中心。

2011年7月23日，用于发射天宫一号的长征二号系列运载火箭F运载火箭运抵酒泉卫星发射中心。

2011年9月20日，执行任务的天宫一号目标飞行器、长征二号F运载火箭组合体从酒泉卫星发射中心垂直总装测试厂房转运至发射区。

2011年9月28日，发射天宫一号的长征二号FT1运载火箭开始加注推进剂。

2011年9月29日21时16分，天宫一号在酒泉卫星发射中心由长征二号FT1运载火箭发射升空，在大约10分钟后，天宫一号进入近地点约200公里、远地点约346公里的轨道。

2011年9月30日1时58分左右，天宫一号飞行至第四圈时，在北京航天飞行控制中心的控制下成功完成首次变轨任务，将其远地点高度从约346公里提升至约355公里。16时09分，天宫一号飞行至第13圈时，成功进行第二次变轨。进行这两次变轨的目的是将天宫一号从一个椭圆形的初始轨道，抬升到近似圆形的轨道，方便与神舟八号飞船进行有效的交会对接。

神舟八号

2011年11月1日5时58分，神舟八号飞船从酒泉卫星发射中心发射升空。神舟八号飞船入轨后，经过远距离导引和自制控制飞行，于2011年11月3日凌晨01时36分，在距离地面高度约为343公里的近圆对接轨道上，与天宫一号目标飞行器成功实施了首次交会对接，形成了组合体。组合体运行期间，由天宫一号目标飞行器实施控制，神舟八号飞船处于停靠状态，进行了飞行控制模式转换、电源机组切换、供电和信息并网等试验，充分验证了组合体工作模式。

2011年11月4日11时37分，天宫一号和神舟八号飞船组合体完成交会对接后的第一次轨道维持，主要目的是确保组合体的轨道高度等各项指标满足后续进行第二次交会对接任务的需要。

2011年11月13日22时37分，天宫一号和神舟八号组合体在距地面高度约343公里的近圆轨道上偏航180度，建立倒飞姿态，转回天宫在前、飞船在后的运行状态，为实施二次交会对接做好了准备。

2011年11月14日20时，在北京航天飞行控制中心的精确控制下，天宫一号与神舟八号成功进行了第二次交会对接。这次对接进一步考核检验了交会对接测量设备和对接机构的功能与性能。

2011年11月15日12时4分，在北京航天飞行控制中心的控制下，天宫一号与神舟八号飞船组合体完成了返回前的最后一次轨道维持。

2011年11月16日18时44分，天宫一号与神舟八号飞船再次成功实现分离，飞船进入返回程序。随后，天宫一号目标飞行器变轨至高度约370公里的运行轨道，转入长期运营模式。

2012年6月16日18时37分，神舟九号飞船在酒泉卫星发射中心发射升空。

2012年6月18日14时07分，神舟九号飞船与天宫一号目标飞行器建立刚性连接，形成组合体。此次交会对接在阳照区进行，考核检验了交会测量设备特别是光学测量设备在光照条件下的功能性能。

2012年6月19日15时19分，在北京航天飞行控制中心的统一指挥调度下，天宫一号与神舟九号组合体完成了交会对接后的第1次轨道维持。

2012年6月20日6时18分，天宫一号与神舟九号组合体在太空中进行了第一次姿态调整，从交会对接的倒飞状态进入正常飞行姿态，为二次交会对接做好准备。

2012年6月22日12时许，在天宫一号与神舟九号组合体正常飞行状态下，航天员刘旺操作飞船姿态控制手柄，对组合体飞行姿态进行控制试验。这是中国航天员首次在空间实施对飞行器的姿态控制，试验取得圆满成功。

2012年6月24日11时12分，天宫一号与神舟九号交会对接机构解锁组合体分离，神舟九号撤离到天宫一号前方400米的停泊点。11时47分，神舟九号到达140米停泊点，随后推出对接环，完成对接机构准备工作。12时55分，神舟九号与天宫一号实现刚性连接，再次形成组合体。中国首次手控空间交会对接试验成功，标志着中国成为世界上第三个完整掌握空间交会对接技术的国家。

2012年6月27日14时42分，在北京航天飞行控制中心的精确控制下，天宫一号与神舟九号组合体在太空中偏航180度，从交会对接的正飞状态进入倒飞姿态，建立撤离姿态，为航天员首次手控撤离做好准备。

2012年6月28日9点22分，随着交会对接机构顺利解锁，天宫一号与神舟九号组合体成功分离。随后，科技人员对天宫一号实施轨道控制，使其由交会对接轨道进入自主运行轨道，转入长期运行管理状态。

神舟十号

2013年6月11日17时38分，神舟十号在酒泉卫星发射中心发射升空。

2013年6月13日13时18分，神舟十号飞船入轨后经地面远距离导引和自主控制飞行，与天宫一号实现自动交会对接。

2013年6月20日10时04分至52分，在航天员聂海胜、张晓光的配合下，王亚平为中国6000多万中小学生进行了太空授课，演示了失重环境下一些独特的物理现象，并进行了天地互动交流。标志着中国首次掌握“全面天链通信技术”，成为继美国之后第二个实现太空授课的国家。

2013年6月23日8时26分，在张晓光和王亚平的密切配合下，指令张聂海胜手动控制神舟十号与天宫一号分离并撤离至天宫一号一定距离处。10时07分，指令长聂海胜手动控制神舟十号与天宫一号再次成功对接，航天员再次进驻天宫一号。

2013年6月25日7时05分，神舟十号飞船自动撤离天宫一号，随后开展了飞船绕飞等技术试验。

2016年3月16日，天宫一号终止数据服务，以每天100米左右的速度衰减。

2016年3月21日，中国载人航天工程办公室宣布：“已在轨飞行了1630天的天宫一号目标飞行器在完成了与三艘神舟飞船交会对接和各项试验任务后，由于已超期服役两年半时间，其功能于近日失效，正式终止数据服务。”

2018年4月2日8时15分左右，天宫一号目标飞行器再入大气层，再入落区位于南太平洋中部区域，绝大部分器件在再入大气层过程中烧蚀销毁。

在天宫一号上，主要安排了地球环境监测、空间材料科学实验和空间环境探测等方面的科学实验和应用研究。

在地球环境监测方面，利用中国自主研制的高光谱成像仪进行了地球环境监测，获取不同区域的高光谱的遥感数据，可以广泛深入地研究或者开展资源勘察、地质调查、水文生态的监测、环境污染的监测，以及土地环化评估等方面的工作。

在空间材料科学实验方面，开展了复合胶体晶体生长实验。利用空间的微重力环境条件，研究三种不同的风沙体系、带电胶体晶体，随着电场温度变化的线变过程的规律，实验为拓展有胶体、晶体制备光子晶体，促进光子器件的发展，积累理论知识和奠定技术基础。

在空间环境探测方面，利用带电离子探测器、轨道大气环境探测器、电离层扰动探测器，获取高能质子、高能电子、大气密度、大气成份、电离层扰动等探测数据，监测轨道的空间环境状况，保障载人航天器的安全。

2011年9月29日，中国首个目标飞行器天宫一号成功发射。它先后完成与神舟八号飞船、神舟九号、神舟十号3艘飞船的6次交会对接，标志着中国突破和掌握了自动和手动控制交会对接技术。——新华社

中国2011年9月29日成功将其试验舱发射进入太空，迈出了中国建造太空站目标的第一步。——法新社

“天宫一号”的成功发射是中国建成更大、更成熟的轨道平台的一个奠基石。中国科学家和宇航员将用它实施交会对接技术，这项技术是在太空中建造更大的物体的一个必要的技术。——英国《卫报》

“天宫一号”升空是中国希望在2020年底将人类送上太空的计划的一部分。“天宫一号”计划外加高铁、北京奥运会等，共同形成中国崛起成为一个世界强国的一个标志。——美国彭博社

“天宫一号”是中国发展载人航天能力中的“适应、稳健的一步”，它极富象征意义，是中国与其它国家共商全球航天问题的关键性举动。——约翰·劳格斯顿（美国航天政策专家）