天和核心艙

2010年9月25日，中國空間站工程正式批准實施。此後11年間，中國航天秉承“獨立自主、以人為本、兼容幷蓄、持續發展”的設計理念，堅定不移地走中國航天獨立自主的發展道路，實現了載人航天事業三步走的跨越式發展。中國空間站的論證、設計和建造充分展現了中國智慧、中國方案。近地載人空間站的建成和運營，將使中國成為獨立掌握近地空間長期載人飛行技術，具備長期開展近地空間有人蔘與科學技術試驗和綜合開發利用太空資源能力的國家。

中國空間站的總體構型是3個艙段，包括天和核心艙、“問天”實驗艙和“夢天”實驗艙，整體呈T字構型。中國空間站的設計壽命為15年，長期在軌穩定運行。在空間站關鍵技術驗證階段，除了此次發射的天和核心艙之外，中國還將發射2艘載人飛船和2艘貨運飛船，完成空間站推進劑補加、再生生保、柔性太陽電池翼和驅動機構、大型柔性組合體控制、組裝建造、艙外操作、在軌維修等七大關鍵技術驗證，為實施空間站組裝建造和長期運營任務奠定基礎 ^[65]  。

根據飛行任務規劃，空間站工程分為關鍵技術驗證，建造和運營分3個階段實施，其中關鍵技術驗證階段安排了長征五號B運載火箭首飛、天和一號試驗核心艙、神舟飛船、天舟飛船等6次飛行任務；建造階段安排了問天艙、夢天艙、神舟飛船、天舟飛船等6次飛行任務 ^{[1]  [52]}  。

中國空間站命名為天宮，具有鮮明的中國特色和時代特徵，經過總體方案優化、通過交會對接和轉位組裝構成空間站本體。其基本構型包括天和核心艙、問天實驗艙和夢天實驗艙，每個艙段規模20噸級。空間站在軌運行期間，由神舟載人飛船提供乘員運輸，由天舟貨運飛船提供補給支持。空間站設計壽命10年，可根據需要，通過維護維修進一步延長壽命。額定乘員3人，乘組輪換期間短期可達6人 ^[1]  。

天和艙用於空間站的統一管理和控制以及航天員生活，有3個對接口和2個停泊口。停泊口用於問天艙、夢天艙與天和艙組裝形成空間站組合體；對接口用於神舟飛船、天舟飛船及其他飛行器訪問空間站 ^[1]  。

2019年9月，天和核心艙首先完成初樣研製轉入正樣研製階段。隨後在天和核心艙出廠前和問天實驗艙出廠前各開展了一次三艙聯試試驗 ^[79]  。

2021年4月23日，空間站天和核心艙組合體亮相併穩穩轉運至發射區。在長征五號B遙二運載火箭頂端整流罩裏，所包裹的正是空間站天和核心艙，它的重量是在20噸級，也是中國最大、最複雜的航天器 ^[12]  。

2021~2022年，中國將按照任務規劃接續實施11次飛行任務，包括3次艙段發射、4次貨運飛船以及4次載人飛船發射，於2022年完成空間站在軌建造，實現中國載人航天工程“三步走”發展戰略“第三步”的任務目標 ^[12]  。

天和核心艙任務是11次飛行任務中的第1次，標誌着中國空間站在軌組裝建造全面展開。隨後，天舟二號貨運飛船和神舟十二號載人飛船將緊跟其後，“接力”發射 ^[12]  。

中國空間站由一段核心艙及兩段實驗艙以T字形佈局組成。兩段實驗艙分別位於核心艙的左右兩側長期停靠對接，而貨運飛船及後續的載人航天飛船則會在核心艙的前後兩端完成對接 ^[12]  。

中國空間站天和核心艙1：1模型曾亮相珠海展覽，核心艙長16.6米，主要用於空間站的控制和管理，具備長期自主飛行能力，能支持航天員長期駐留，還能支持開展航天醫學和空間科學實驗。核心艙包括節點艙、生活控制艙和資源艙三部分，有三個對接口和停泊口，對接口用於載人飛船、貨運飛船及其他飛行器訪問空間站；停泊口用於兩個實驗艙與核心艙組裝形成空間站組合體，另有一個出艙口供航天員出艙活動。 ^[12] 

中國空間站未來將形成“三艙三船”構型，其中的“三艙”包括：天和核心艙、問天實驗艙、夢天實驗艙 ^[59-60]  。

天和核心艙是中國空間站組合體控制和管理的主份艙段，是未來空間站的管理和控制中心。天和艙可支持3名航天員長期在軌駐留，支持開展艙內外空間科學實驗和技術試驗，是中國研製的最大航天器。天和核心艙具備交會對接、轉位與停泊、乘組長期駐留、航天員出艙、保障空間科學實驗等能力；其密封艙內配置有工作區、睡眠區、衞生區、就餐區、醫監醫保區及鍛鍊區，能夠為航天員工作和生活提供舒適良好的保障條件。為了讓航天員在太空中的長期生活更加舒適，核心艙在設計上較過去有了很大突破，供航天員工作生活的空間約50立方米；未來加上2個實驗艙後，整個空間站的空間能夠達到110立方米 ^{[65]  [66]}  。天和核心艙與後續艙段構成空間站組合體，將長期在軌運行。組合體在軌運行壽命不小於10年，並可通過維修維護延長使用壽命 ^[77]  。

天和核心艙結構：由節點艙、小柱段、大柱段、後端通道及資源艙組成 ^[43]  ，艙內安裝3個科學實驗機櫃和1個應用任務公用支持機櫃，艙外預留載荷掛點，配置了大機械臂。配備3個對接口和2個停泊口 ^{[44]  [61]}  。

天和核心艙為了讓航天員實現更久的在軌停留，生活艙做了精心設計 ^{[65]  [66]}  。艙內實現水資源的循環利用，保障航天員在軌長期駐留，大量減少了氧氣、水等消耗品的上行攜帶量。配置有主動温控流體迴路-即空調系統，保證空氣温度、濕度和儀器設備工作温度在適宜範圍內，確保駐留的安全性和舒適性 ^[44]  。

天和艙的就餐區域配備食品加熱、冷藏、飲水設備和可收放餐桌，方便航天員就餐。鍛鍊區配備有太空跑台、太空自行車，為航天員在軌鍛鍊提供條件。為了提高航天員工作生活便利性和舒適度，採用了情景照明技術和WIFI通信技術，可輕鬆便捷控制照明設備開關、查詢站上物資存儲情況、與地面視頻通話。通過天地通信鏈路和視頻通話設備，可實現空間站與地面的雙向頻通話和收發電子郵件 ^[44]  。

天和核心艙首次採用了大面積可展收柔性太陽電池翼，雙翼展開面積可達134平方米，這是中國首次採用柔性太陽翼作為航天器的能量來源。與傳統剛性、半剛性的太陽電池翼相比，柔性翼體積小、展開面積大、功率重量比高，單翼即可為空間站提供9千瓦的電能，在滿足艙內所有設備正常運轉的同時，也完全可以保證航天員在空間站中的日常生活 ^[49]  。比起傳統的剛性、半剛性太陽翼，柔性翼全部收攏後只有一本書的厚度，僅為剛性太陽翼的1/15。基板採用超薄型輕質複合材料，對用來防護空間環境的膠層的塗覆厚度也進行了嚴格控制 ^[49]  。

天和核心艙發射採用的長征五號B遙二運載火箭 ^[71]  是在長征五號基礎上，為滿足中國載人空間站工程需求，按“通用化、系列化、組合化”設計思想研製的一款新型大型運載火箭。火箭全長約53.7米，構型上採用一級半構型，由直徑5米的芯一級+4個直徑3.35米的助推器+艙罩組合體組成，其採用的少級數設計理念和箭地接口的零秒連接器等技術，有效提升了火箭的固有可靠性和安全性；長征五號B火箭整流罩長20.5米、直徑5.2米，是中國現役有效載荷容積最大的火箭整流罩，能更好地滿足空間站艙段發射任務需要；該火箭採用無毒無污染的液氧、液氫和煤油作為推進劑，起飛重量約849噸，近地軌道運載能力大於22噸，是中國現役近地軌道運載能力最大的運載火箭 ^[76]  。

長征五號B火箭於2020年5月5日成功首飛，代表了中國運載火箭技術的最高水平 ^[66]  。2021年4月29日，長征五號B遙二運載火箭將空間站首個艙段天和核心艙送入預定軌道 ^[76]  ，是長征五號B火箭的首次應用性發射，也是中國空間站建造的開局之戰 ^[66]  。

長征五號B火箭的技術先進性主要是4個方面：

一是研製了超長整流罩，採用流線型的馮·卡門曲線外形，可以更好地減小空氣阻力，減少載荷影響，分離也更安全可靠。

二是具備了低温火箭"零窗口”發射能力，通過可靠性提升和流程優化，提高火箭各系統對“零窗口”發射的適應性以更好地滿足後續實驗艙與核心艙進行空間交會對接的飛行需要。

三是研製了大直徑艙箭分離技術。由於空間站天和核心艙段的體積和質量很大，艙箭分離需要考慮可靠性、衝擊環境等多個方面的因索。艙箭分離應用了可靠性更高的解鎖技術，並採取了一系列的減振降噪技術，將分離衝擊降到最小。

四是新研製大推力直接入軌技術。作為一級半構型的火箭，在入軌姿態、入軌精度和分離安全控制三個方面攻關，長征五號B可直接將天和核心艙送入預定軌道，保證一級發動機關機時，約140噸推力在幾秒鐘之內消失後，核心艙急“剎車”停靠在指定位置 ^[66]  。

長征五號B運載火箭研製總體單位是中國運載火箭技術研究院；總指揮是王珏；總設計師是李東 ^[75]  。

2021年1月14日媒體報道：中國空間站天和核心艙、天舟二號貨運飛船等近日分別通過評審 ^[11]  。

（以上圖片來源： ^[53-55]  ）

2021年4月23日，天和核心艙與長征五號B遙二運載火箭組合體已轉運至發射區，後續按計劃開展發射前的各項功能檢查、聯合測試等工作，發射場設施設備狀態良好 ^{[2]  [4]}  。

2021年4月29日，長征五號B遙二運載火箭已完成推進劑加註 ^[3]  。

2021年4月29日11時23分，長征五號B遙二運載火箭搭載空間站天和核心艙，在海南文昌航天發射場發射升空 ^[5-6]  。

2021年5月9日10時24分，長征五號B遙二運載火箭末級殘骸已再入大氣層，落區位於東經72.47°，北緯2.65°周邊海域，絕大部分器件在再入大氣層過程中燒蝕銷燬 ^[7]  。

在2021年~2022年間，中國將接續實施11次飛行任務，包括3次空間站艙段發射、4次貨運飛船以及4次載人飛船發射，於2022年完成空間站在軌建造，實現中國載人航天工程“三步走”發展戰略第三步的任務目標 ^[13]  。

2021年5月29日20時55分，搭載天舟二號貨運飛船的長征七號遙三運載火箭，在中國文昌航天發射場準時點火發射，約604秒後，飛船與火箭成功分離，精確進入預定軌道，21時17分，太陽能帆板兩翼展開工作，發射取得成功 ^[15]  。

天舟二號貨運飛船入軌後完成入軌狀態設置，於2021年5月30日5時01分，採用自主快速交會對接模式，精準對接於天和核心艙後向端口，整個過程歷時約8小時 ^[14]  。天舟二號攜帶了航天員生活物資、艙外航天服及空間站平台設備、應用載荷和推進劑等，與天和核心艙完成交會對接後，轉入組合體飛行階段，將按計劃開展推進劑補加和空間站應用項目設備測試等工作 ^{[8]  [14]}  。

北京時間2021年6月17日9時22分，搭載神舟十二號載人飛船的長征二號F遙十二運載火箭，在酒泉衞星發射中心點火發射，約573秒後，神舟十二號載人飛船與火箭成功分離，進入預定軌道 ^[78]  。

2021年6月17日15時54分，神舟十二號載人飛船採用自主快速交會對接模式成功對接於天和核心艙前向端口，與此前已對接的天舟二號貨運飛船一起構成三艙（船）組合體，整個交會對接過程歷時約6.5小時。這是天和核心艙發射入軌後，首次與載人飛船進行的交會對接 ^[9]  。隨後，航天員乘組從返回艙進入軌道艙。按程序完成各項準備後，先後開啓節點艙艙門、核心艙艙門。17日18時48分，航天員聶海勝、劉伯明、湯洪波先後進入天和核心艙，標誌着中國人首次進入中國空間站 ^[10]  。

北京時間2021年7月4日14時57分，經過約7小時的出艙活動，神舟十二號航天員乘組密切協同，完成出艙活動期間全部既定任務，航天員劉伯明、湯洪波安全返回天和核心艙，標誌着中國空間站階段航天員首次出艙活動取得成功 ^[16]  。

2021年8月20日8時38分，航天員聶海勝成功開啓天和核心艙節點艙出艙艙門，截至10時12分，航天員聶海勝、航天員劉伯明身着中國自主研製的新一代“飛天”艙外航天服，已先後從天和核心艙節點艙成功出艙，並已完成在機械臂上安裝腳限位器和艙外工作台等工作。 ^[18] 

北京時間2021年9月16日8時56分，神舟十二號載人飛船與空間站天和核心艙成功實施分離 ^[19]  。9月17日13時30分許，神舟十二號載人飛船返回艙反推發動機成功點火後，安全降落在東風着陸場預定區域 ^[20]  。

北京時間2021年9月18日10時25分，天舟二號貨運飛船從空間站天和核心艙後向端口分離，並繞飛至前向端口完成自動交會對接，整個過程歷時約4小時 ^[21]  。

北京時間2021年9月20日15時10分，搭載天舟三號貨運飛船的長征七號遙四運載火箭，在中國文昌航天發射場點火發射，約597秒後，飛船與火箭成功分離，進入預定軌道，15時22分，飛船太陽能帆板展開且工作正常，發射取得成功 ^[33-34]  。

天舟三號貨運飛船入軌後完成入軌狀態設置，於北京時間2021年9月20日22時08分，採用自主快速交會對接模式成功對接於空間站天和核心艙後向端口，整個過程歷時約6.5小時 ^[35]  。

天舟三號裝載了航天員生活物資、艙外航天服及出艙消耗品、空間站平台物資、部分載荷和推進劑等，與天和核心艙及天舟二號組合體完成交會對接後，轉入三艙（船）組合體飛行狀態 ^[35]  。中國載人航天工程發射任務取得20戰20捷 ^{[34]  [36]}  。

北京時間2021年10月16日，神舟十三號載人飛船發射取得成功。天和核心艙和天舟二號、天舟三號組合體已進入對接軌道，狀態良好，滿足與神舟十三號交會對接的任務要求和航天員進駐條件 ^[22]  。

2021年10月16日6時56分，神舟十三號載人飛船入軌後完成入軌狀態設置，採用自主快速交會對接模式成功對接於天和核心艙徑向端口，與此前已對接的天舟二號、天舟三號貨運飛船一起構成四艙（船）組合體，整個交會對接過程歷時約6.5小時 ^[23]  。

2021年10月16日10時，航天員翟志剛、王亞平、葉光富先後進入天和核心艙，後續按計劃開展相關工作 ^[24]  。

北京時間2021年11月7日18時51分，航天員翟志剛開啓天和核心艙節點艙出艙艙門，截至20時28分，航天員翟志剛、航天員王亞平身着中國新一代“飛天”艙外航天服，先後從天和核心艙節點艙成功出艙。兩名出艙航天員將在機械臂支持下，配合開展機械臂懸掛裝置與轉接件安裝和艙外典型動作測試等作業。期間，在艙內的航天員葉光富配合支持兩名出艙航天員開展艙外操作。11月8日1時16分，經過約6.5小時的出艙活動，神舟十三號航天員乘組完成出艙活動全部既定任務，航天員翟志剛、航天員王亞平安全返回天和核心艙，出艙活動取得成功 ^[80-81]  。

北京時間2021年12月26日18時44分，神舟十三號航天員葉光富打開天和核心艙節點艙艙門，航天員葉光富於18時50分、航天員翟志剛於19時37分，先後從天和核心艙節點艙出艙，後續協同開展空間站艙外全景相機C抬升、自主攜物轉移驗證等操作。期間，駐守艙內的航天員王亞平配合地面操控機械臂，支持兩名出艙航天員開展艙外作業。12月27日00時55分，經過約6小時，神舟十三號航天員乘組完成第二次出艙全部既定任務，航天員翟志剛、航天員葉光富安全返回天和核心艙，出艙活動取得成功 ^[82-83]  。

北京時間2022年1月6日凌晨，機械臂成功捕獲天舟二號貨運飛船。6時12分轉位試驗開始，天舟二號貨運飛船與天和核心艙解鎖分離後，在機械臂拖動下以核心艙節點艙球心為圓心進行平面轉位；爾後，反向操作，直至貨運飛船與核心艙重新對接並完成鎖緊。6時59分，經過約47分鐘的跨系統密切協同，空間站機械臂轉位貨運飛船試驗取得成功，這是中國首次利用空間站機械臂操作大型在軌飛行器進行轉位試驗 ^[63]  。

北京時間2022年3月27日15時59分，天舟二號貨運飛船完成空間站組合體階段全部既定任務，撤離空間站核心艙組合體 ^[26]  。

北京時間2022年4月16日0時44分，神舟十三號載人飛船與空間站天和核心艙成功分離，神舟十三號航天員乘組在空間站組合體工作生活了183天，刷新了中國航天員單次飛行任務太空駐留時間的紀錄。 ^[27] 

2022年4月20日5時02分，天舟三號貨運飛船從空間站天和核心艙後向端口分離，繞飛至前向端口，並於9時06分完成自動交會對接。空間站天和核心艙和天舟三號組合體狀態良好。 ^[29] 

北京時間2022年5月10日01時56分，搭載天舟四號貨運飛船的長征七號遙五運載火箭，在中國文昌航天發射場點火發射，約10分鐘後，飛船與火箭成功分離，進入預定軌道，2時23分，飛船太陽能帆板展開工作，發射取得成功 ^[37]  。歷經約6.5小時後，2022年5月10日8點56分 ^[38]  ，天舟四號完成與空間站核心艙後向對接。這是2022年空間站建造任務的首次發射，正式開啓了中國空間站全面建造的大幕 ^[39-40]  。

北京時間2022年6月5日17時42分，神舟十四號載人飛船成功對接於天和核心艙徑向端口 ^[30]  。

據中國載人航天工程辦公室消息，在神舟十四號載人飛船與空間站組合體成功實現自主快速交會對接後，航天員乘組從返回艙進入軌道艙。按程序完成各項準備後，航天員陳冬成功開啓天和核心艙艙門，北京時間2022年6月5日20時50分，航天員陳冬、劉洋、蔡旭哲依次全部進入天和核心艙。後續，航天員乘組將按計劃開展相關工作 ^[31]  。

2022年7月5日消息，中國空間站組合體由天和核心艙、天舟三號、天舟四號和神舟十四號載人飛船組成“一艙三船”構型，未來天舟三號的撤離，主要是為後續問天實驗艙與天和核心艙交會對接騰出對接口 ^[32]  。

北京時間2022年7月17日10時59分，天舟三號貨運飛船完成全部既定任務，撤離空間站組合體 ^[42]  。

2022年7月25日，據中國載人航天工程辦公室消息，問天實驗艙入軌後，完成狀態設置，於北京時間2022年7月25日3時13分，成功對接於天和核心艙前向端口，整個交會對接過程歷時約13小時 ^[41]  。

2022年9月30日12時44分，經過約1小時的天地協同，問天實驗艙完成轉位。轉位期間，問天實驗艙首先完成相關狀態設置，而後與天和核心艙分離，之後採用平面轉位方式完成轉位，並與節點艙側向端口再對接 ^[56]  。

2022年4月17日下午3時，中國載人航天工程辦公室介紹，根據任務計劃安排，2022年將實施6次飛行任務，完成中國空間站在軌建造。其中：10月發射夢天實驗艙與核心艙對接，之後空間站三艙形成“T”字基本構型，完成中國空間站在軌建造 ^[28]  。

2022年11月1日4時27分，夢天實驗艙成功對接於天和核心艙前向端口，整個交會對接過程歷時約13小時 ^[57]  。

2022年11月3日，隨着空間站夢天實驗艙完成轉位，中國空間站天和核心艙、問天實驗艙與其形成T字基本構型 ^[58]  。

2022年11月12日，天舟五號貨運飛船在文昌航天發射場發射入軌，並首次實現了2小時自主快速交會對接，創造了世界紀錄。這一技術突破對於提升我國空間交會對接水平，提升空間站任務應急物資補給能力具有重要意義 ^[85]  。

2023年5月5日15時26分，天舟五號貨運飛船撤離空間站組合體，轉入獨立飛行階段 ^[86]  。

北京時間2022年11月30日5時42分，神舟十五號載人飛船入軌後，成功對接於空間站天和核心艙前向端口，整個對接過程歷時約6.5小時 ^[62]  。

北京時間2023年5月11日5時16分，天舟六號貨運飛船入軌後完成狀態設置，成功對接於空間站天和核心艙後向端口。交會對接完成後，天舟六號將轉入組合體飛行段 ^[84]  。

據中國載人航天工程辦公室消息，神舟十六號載人飛船入軌後，於北京時間2023年5月30日16時29分，成功對接於空間站天和核心艙徑向端口，整個對接過程歷時約6.5小時。按任務計劃，3名航天員隨後將從神舟十六號載人飛船進入空間站天和核心艙。神舟十五號航天員乘組已做好迎接神舟十六號航天員乘組進駐各項準備工作。 ^[87] 

根據中國載人航天公佈的2023年度載人航天任務基本情況，神舟十七號載人飛船將於2023年10月在酒泉衞星發射中心發射，飛行乘組由3名航天員組成，神舟十七號飛船將對接於空間站核心艙前向端口，形成三艙三船組合體。 ^[88] 

神舟十七號載人飛船入軌後，於北京時間2023年10月26日17時46分，成功對接於空間站天和核心艙前向端口，整個對接過程歷時約6.5小時。按任務計劃，3名航天員隨後將從神舟十七號載人飛船進入空間站天和核心艙。神舟十六號航天員乘組已做好迎接神舟十七號航天員乘組進駐各項準備工作。 ^[89] 

2024年1月17日22時27分，搭載天舟七號貨運飛船的長征七號遙八運載火箭，在我國文昌航天發射場點火發射，約10分鐘後，天舟七號貨運飛船與火箭成功分離並進入預定軌道，之後飛船太陽能帆板順利展開，發射取得圓滿成功。 ^[90]  天舟七號貨運飛船入軌後順利完成狀態設置，於北京時間2024年1月18日1時46分，成功對接於空間站天和核心艙後向端口。交會對接完成後，天舟七號將轉入組合體飛行段。 ^[91] 

2021年7月22日上午8時，天和核心艙組合體軌道參數為：遠地點高度約394.9千米；近地點高度約384千米；傾角41.581°；高度約389.47千米；速度約7.68千米/秒 ^[17]  。

天和核心艙擔負着中國空間站建造的多項關鍵技術驗證任務，具體包括：

為讓航天員得到更好補給。此前中國航天員在軌飛行時間的最高紀錄是33天，航天員生存所必需的水和氧氣由航天器直接送入太空。為了讓航天員實現更久在軌停留，核心艙設計了完整的再生式生命保障系統。航天員呼出的水蒸氣會通過冷凝水方式回收，排泄的尿液也會回收淨化，重新作為飲用水和生活用水使用。而電解制氧時產生的氫氣與航天員呼出的二氧化碳，將通過化學反應生成氧氣 ^[68]  。再生生保系統為航天員提供良好的載人環境，滿足航天員在軌的物質代謝需求。其中，將航天員排出濕氣收集成冷凝水，尿液回收再處理成飲用水和電解制氧，整個水的回收效率優於95%，水利用效率優於83%，均滿足指標要求，通過這項技術，大大降低了通過貨運飛船上行攜帶航天員飲用水和氧氣的需求量 ^[74]  。

讓天地通話暢通無阻。核心艙密封艙內配置了工作區、睡眠區、衞生區、就餐區、醫監醫保區和鍛鍊區等6個區域。航天員手握一部手機，能夠實現航天員之間快速通話，還能通過手機APP控制不同區域的照明。尤其在中繼終端產品的幫助下，航天員從核心艙往地面發送語音、視頻、數據的速率相當於地面5G通信速率的幾十倍，保障地面與空間站的聯絡暢通無阻 ^[68]  。

讓能源持續不斷。“太空家園”需要太空電站。核心艙首次採用了大面積可展收柔性太陽電池翼，雙翼展開面積可達134平方米，這是中國首次採用柔性太陽電池翼作為航天器的能量來源。柔性翼體積小、展開面積大、功率重量比高，單翼即可為空間站提供9千瓦的電能，既能滿足艙內所有設備正常運轉，也能保證航天員在空間站中的日常生活。當空間站運行到太陽無法照射的陰影區時，還有鋰離子蓄電池為艙體供電 ^[68]  。

為助力建造運營近地軌道建設空間站，需要掌握大型空間設施的建造技術和運營管理技術，具備強大的維護維修升級能力。此次天和核心艙配備了一條強大的空間站機械臂，它主要承擔着懸停飛行器捕獲、輔助航天員艙外活動、艙外貨物搬運、艙體狀態檢查、載荷照料等重要任務 ^[68]  。

為了空間飛行節省推進劑，減少能源消耗，天和核心艙推進系統除了採用常規動力以外，還額外配置了電推進發動機，這也是中國首次將電推進動力應用到航天器上。電推進系統能夠輔助空間站維持在原定軌道上正常運轉，可有效節省核心艙自帶推進劑的消耗 ^[68]  。

天和核心艙的電源分系統作為四大關鍵技術之一，充當着未來空間站“太空電站”的作用。柔性太陽電池翼集合了大面積輕量化、重複展收高可靠、低軌10年在軌長壽命、剛柔並濟高承載等四大全新技術。

天和核心艙首次採用了大面積可展收柔性太陽電池翼，雙翼展開面積可達134平方米，這是中國首次採用柔性太陽電池翼作為航天器的能量來源，與傳統剛性、半剛性的電池翼相比，柔性翼體積小、展開面積大、功率質量比高，單翼即可為核心艙提供9千瓦的電能，在滿足艙內所有設備正常運轉的同時，也完全可以保證航天員在空間站中的日常生活；柔性翼全部收攏後只有一本書的厚度，僅為剛性翼的1/15。

對於天和核心艙而言，柔性翼能否成功展開直接關係到空間站任務的成敗。核心艙太陽翼採用了6台有源機構三維五步展開。展開過程持統40分鐘。首先15發火工品起爆，解除太陽翼與小柱段艙壁的固定；緊接着，拾升機構將太明翼從艙壁上立起；最後，展開鎖定機構將2個太陽電池陣向兩側展開。約束釋放機構解除收藏箱的約束：最後，伸展機構帶動太陽電池翼完全展開 ^[65]  。大型柔性太陽電池翼及其電源技術，自2021年核心艙發射到2022年4月，持續為核心艙及其組合體提供了能源，經過評估，發電能力近10千瓦，超出了設計預期，在出艙活動、交會對接、機械臂轉位等能源需求較大的任務中提供了充足的能源供給 ^[74]  。

為天和核心艙和空間站長期在軌穩定運行，確保航天員長期駐留和站內安全，在空間站運行到太陽無法照射的陰影區時，核心艙配備的鋰離子蓄電池為整個核心艙供電，研製方攻克多項關鍵技術，研製了一種滿足空間站運行需求的長壽命、大容量、高安全性的鋰離子蓄電池。核心艙共有6組鋰離子蓄電池，每組有66個單位電池。針對鋰電池使用時的單體電池的過充保護，採用一套智能化的充電管理系統，以實現高精度、高可靠，高安全的鋰電充電控制 ^[65]  。

航天器傳統的姿態控制辦法是通過RCS姿態控制動力系統（Reaction control system）進行姿態調整，需上行並消耗大量推進劑，效費比低，不適用於大型航天器的姿態控制 ^[50]  。

天和核心艙的空間穩定運行採用的控制力矩陀螺，是航天器姿態控制的慣性執行部件，通過高速旋轉的飛輪獲得角動量，並通過改變角動量的方向來對外輸出力矩。相較傳統的RCS姿控系統，除了零燃料消耗的天然優勢，還有對航天器柔性部件干擾最小化的優勢，對於大型空間站而言，更是不可或缺的核心技術裝備 ^[50]  。

中國空間站使用的控制力矩陀螺是角動量最大的1500Nms，並採用了兩艙“6+6”的配置。其中6台安裝在天和核心艙大柱段與小柱段連接錐面外壁上，另外6台則將安裝在問天實驗艙。這一配置正是組合體系統級的先進之處，可以融合使用，通過總網絡按需重構 ^[50]  。

天和核心艙的30台姿軌控發動機中有4台是HET-80霍爾推力器，單台推進器最大推力80mN（這樣大小的力如果放在地面上，僅能舉起8根頭髮），額定功率1.35千瓦，是人類首次在載人航天領域應用電推進系統 ^[46]  。

由於太空中的重力和阻力很小，實際上僅僅需要很小的推力就可以做到軌道保持。霍爾電推進系統，以其比衝高、壽命長、控制精度高（推力小）等特性，可以“細水長流”地發揮作用，輔助空間站抵抗軌道衰減，使其維持在原定軌道上正常運轉。更重要的是，霍爾電推進系統可有效節省核心艙自帶推進劑的消耗，要比常規動力燃料消耗低一個數量級 ^[47]  。

空間站核心艙機械臂展開長度為10.2米，最多能承載25噸的重量，是空間站任務中的“大力士”。其肩部設置了3個關節、肘部設置了1個關節、腕部設置了3個關節，每個關節對應1個自由度，具有七自由度的活動能力。通過各個關節的旋轉，空間站核心艙機械臂能夠實現自身前後左右任意角度與位置的抓取和操作，為航天員開展出艙任務提供強有力的保證。 ^[48] 

除支持航天員出艙活動外，天和核心艙機械臂還承擔艙段轉位、艙外貨物搬運、艙外狀態檢查、艙外大型設備維護等在軌任務，是同類航天產品中複雜度最高、規模最大、控制精度最高的空間智能機械系統 ^[48]  。為擴大任務觸及範圍，空間站核心艙機械臂還具備“爬行”功能。由於核心艙機械臂採用了“肩3+肘1+腕3”的關節配置方案，肩部和腕部關節配置相同，意味着機械臂兩端活動功能是一樣的。機械臂通過末端執行器與目標適配器對接與分離，同時配合各關節的聯合運動，從而實現於艙體上的爬行轉移 ^[48]  。

2022年2月，中國空間站天和核心艙成功發射，神舟十二號、十三號載人飛船成功發射並與天和核心艙成功完成對接，入選科學技術部高技術研究發展中心（基礎研究管理中心）發佈2021年度中國科學十大進展 ^[25]  。

2021年4月28日，中國載人航天辦公室現發佈天和核心艙飛行任務標識。該任務標背景以宇宙和地球為主，描繪了天和核心艙由長征五號B運載火箭發射入軌時的情景，象徵着天和核心艙在璀璨星河間翱翔寰宇，持續探索近地空間的偉大使命和美好願景 ^[73]  。

2021年4月29日是天和核心艙的發射日，中國集郵有限公司特別發行《中國空間站天和核心艙飛行任務紀念》紀念郵折 ^[67]  。

天和核心艙作為中國空間站3個大型艙段之一，負責空間站平台的統一管理和控制，並作為目標飛行器支持來訪飛行器交會對接、轉位與停泊。由於天和核心艙是第一個發射並獨立運行的空間站艙段，它擁有完備的平台功能和少量載荷支持能力 ^[64]  。

天和核心艙的機械臂試驗，初步檢驗了利用機械臂操作空間站艙段轉位的可行性和有效性，驗證了空間站艙段轉位技術和機械臂大負載操控技術，為後續空間站在軌組裝建造積累了經驗 ^[63]  。

空間站天和核心艙完成了關鍵技術驗證階段的任務，達到了預期目的。截至2022年4月，天和核心艙在軌運行，狀態正常，在軌各項運行參數穩定 ^[74]  。（中國載人航天網 評）