天宮二號

2016年7月7日，天宮二號從北京啓運 ^[5]  。

2016年7月9日，天宮二號完成了出廠前的研製工作，經鐵路運輸安全運抵酒泉衞星發射中心載人航天發射場，開展發射場區總裝和測試工作。

2016年8月6號，發射天宮二號的長征二號F T2運載火箭抵達東風場區 ^[6]  。

2016年9月9號，天宮二號長征二號F T2運載火箭垂直轉運至發射區 ^[6]  。

2016年9月14日，天宮二號發射火箭完成長征二號FT2火箭的推進劑加註工作 ^[7]  。

2016年9月15日，天宮二號在酒泉衞星發射中心發射升空 ^[2]  。

2016年9月16日，天宮二號實施兩次軌道控制，進入在軌測試軌道 ^[8]  。

2016年10月19日，天宮二號與神舟十一號完成自動交會對接，形成組合體，神十一航天員入駐 ^[9]  。

2016年10月23日，天宮二號釋放伴隨衞星 ^[10]  。

2016年11月17日，天宮二號與神舟十一號實施分離，完成快速變軌控制驗證試驗 ^[9]  。

2017年4月22日，天宮二號與天舟一號完成對接任務，形成組合體 ^[11]  。

2017年4月27日，天宮二號與天舟一號完成首次推進劑在軌補加試驗工作 ^[11]  。

2017年6月19日，天宮二號與天舟一號完成繞飛以及第二次交會對接試驗工作。

2017年6月21日，天宮二號與天舟一號組合體分離。

2017年9月12日，天舟一號與天宮二號完成自主快速交會對接試驗任務。

2019年7月16日，天宮二號終止數據服務 ^[3]  。

2019年7月19日，天宮二號受控離軌並再入大氣層，少量殘骸落入南太平洋預定安全海域 ^[4]  。

1、天宮二號發射後，進入近地點200千米、遠地點350千米的初始軌道。

2、變軌進入到高度約380千米的運行軌道。

3、天宮二號與神舟十一號對接後，在天空二號駐留30天，加上獨立飛行3天，總飛行時間33天。

4、與神舟十一號脱離，天宮二號恢復至長期運行軌道，轉入獨立運行模式，繼續開展空間科學實驗和應用技術試驗，並等待參加天舟一號飛行任務 ^[12]  。

1、通過兩天的時間與天舟一號進行交會對接，形成組合體，進行兩個月的在軌飛行，完成各項任務。

2、天舟一號撤離天宮二號，在另一側與其進行對接，完成繞飛實驗。

3、組合體再次分離，轉入獨立運行模式 ^[13-14]  。

1、天宮二號受控離軌並再入大氣層，落入南太平洋預定安全海域 ^[13-14]  。

天宮二號主要任務包括兩個方面：

1、開展較大規模的空間科學實驗和空間應用試驗，以及航天醫學實驗；

2、考核驗證航天員中期駐留、推進劑補加、在軌維修等空間站建造運營關鍵技術 ^[15]  。

1、接受神舟十一號的訪問，完成航天員中期駐留，考核面向長期飛行的乘員生活、健康和工作保障等相關技術；

2、接受天舟一號的訪問，考核驗證推進劑在軌補加技術；

3、開展航天醫學、空間科學實驗和空間應用技術，以及在軌維修和空間站技術驗證等試驗 ^[16]  。

天宮二號採用實驗艙和資源艙兩艙構型，全長10.4米，最大直徑3.35米，太陽翼展寬約18.4米，重8.6噸，設計在軌壽命2年。

為滿足推進劑補加驗證試驗需要，天宮二號在天宮一號目標飛行器備份產品的基礎上，對推進分系統進行了適應性改造；為滿足中期駐留需要，對載人宜居環境進行了重大改善，具備支持2名航天員在軌工作、生活30天的能力 ^[12]  。

天宮二號由長征二號F T2運載火箭發射；該火箭是專門用於載人航天的二級運載火箭，全長52.03米，起飛重量489.1噸，運載能力8.6噸 ^[12]  。

神舟十一號與神舟十號飛船技術狀態基本一致，根據任務和產品研製需要，部分技術狀態進行了更改，停靠天宮二號執行30天組合體飛行任務，具備獨立飛行5天的能力。

長征二號F T2與之前的T1火箭、Y11火箭與之前的Y10火箭技術狀態基本一致，為進一步提高安全性與可靠性，進行了部分技術狀態更改；長征二號F運載火箭為捆綁式二級液體運載火箭，芯級直徑3.35米，捆綁4枚助推器，助推器直徑2.25米 ^[17]  。

天舟一號為全密封貨運飛船，採用貨物艙和推進艙兩艙構型，設計在軌壽命1年，飛船全長10.6米，最大直徑3.35米，最大裝載狀態下重量達13.5噸，由貨物艙和推進艙兩艙結構組成，運載能力為6噸 ^[18]  。

天宮二號搭載14項約600公斤重的應用載荷，以及航天醫學實驗設備和在軌維修試驗設備，其中主要搭載的物品有：

1、空間冷原子鐘是國際上首台在軌運行的冷原子鐘，根據在軌測試結果推算冷原子鐘日穩定度達到7.2E-16。

2、中歐聯合研製的伽瑪暴偏振探測儀（POLAR）是國際首台寬視場、高效率的專用宇宙伽馬射線暴偏振探測儀器。

3、太空養蠶、雙擺實驗、水膜反應等3個香港中學生太空科技設計大賽獲獎的實驗項目 ^[19]  。

1、在密封艙漏率、結構形式及結構重量方面開展了多項大膽創新，提出了“整體壁板式”密封艙結構方案，使結構重量降低了20%多。

2、研製出了直徑3米多的薄壁飛船結構，滿足大空間及輕巧結實的要求，同時制定出嚴格的生活區和儀器區噪聲控制指標，以最大限度把噪聲控制在最小的指標範圍之內。

3、針對空間實驗室階段目標的諸多變化，為熱控系統增強了適應能力，實現壓氣機温度接口的精確控温和密封艙温度的精確調節；智能化的熱控核心控制設備實現了熱控設備在軌故障的自主診斷、隔離和處置，實現了“空調系統”的高可靠性 ^[20]  。

1、裝載了空間科學研究與空間探測、對地觀測及地球科學研究和應用新技術試驗等領域的14項空間應用載荷，以及航天醫學實驗設備，將開展多項空間科學試驗活動；

2、對推進分系統管路進行適應性改造，增加配置壓氣機等設備，用於同貨運飛船配合完成推進劑補加技術驗證；

3、對載人宜居環境進行了優化設計，改善了就餐和睡眠環境，增加了鍛鍊設備和娛樂設施，這些變化，可以使航天員30天的天宮生活更加舒適、更加便利、更加豐富多彩；

4、搭建了由機、電、液等部件組成的液體迴路驗證系統，以及機械臂操作試驗終端等，開展在軌維修試驗，將為後續空間站在軌維修設計積累經驗 ^[12]  。

天宮二號搭載的量子密鑰分配試驗空間終端，通過高精度自動跟瞄（ATP）系統與量子密鑰分配地面終端配合，在地面站與目標飛行器之間建立起量子信道，並在此基礎上開展了空—地量子密鑰分配試驗。

該試驗率先在中國國內突破了量子密鑰分配相關關鍵技術，並得到了在軌驗證。成功實現了天地雙向高精度跟瞄、量子密鑰分配、激光通信 ^[21]  。

中國科學技術大學潘建偉院士科研團隊與中國科學院大學杭州高等研究院院長王建宇院士團隊，通過“天宮二號”和4個衞星地面站上的緊湊型量子密鑰分發（QKD）終端，實現了空—地量子保密通信網絡的實驗演示。相關論文於2022年8月刊登在國際學術期刊《光學》上。 ^[24] 

天宮二號攜帶了國際首台寬視場、高效率的專用宇宙伽瑪射線暴（GRB）偏振探測儀器，共探測到55個伽馬暴，觀測到蟹狀幸運脈衝星的脈衝信號，並在國內首次利用脈衝星信號實驗定軌，定軌精度約為10千米，探測到了若干太陽X射線暴 ^[21]  。

天宮二號上，中國首次開展了空間微重力條件下的熱毛細對流實驗，研究了在空間微重力環境下熱毛細對流的失穩機理問題，拓展了流體力學的認知領域，取得了具有國際先進水平的研究成果。

突破並掌握了微重力環境下的液橋建橋、液麪保持和失穩重建等空間實驗關鍵技術，進一步提升我國微重力流體科學的空間實驗能力和技術水平 ^[21]  。

天宮二號開展的綜合材料實驗其中大部分樣品均為國際上首次實驗，如新型納米複合光學材料、高性能熱電轉換材料、多元復相合金等，該實驗的主要成果有：

1、生長出高質量的材料晶體，驗證了新的材料製備工藝，獲得了多項材料科學實驗新發現。

2、在重要功能晶體等材料方面，空間製備的樣品性能得到明顯提升或微觀組織結構得到改進。

3、基於空間測量、實驗和地面實驗數據，建立了國內第一個空間材料實驗爐的熱環境仿真計算模型，獲得了空間微重力與地面重力環境下爐膛內氣體壓力對爐膛最高温度影響的基本規律，使我國空間材料科學實驗的能力得到了明顯提升 ^[21]  。

擬南芥和水稻由神舟十一號運至天宮二號，並在開展了培養實驗。

該實驗採用人工光照、高效的水循環、標記蹤跡，6個月便完成了我國首次“從種子到種子”高等植物全週期培養實驗。

中國在本次實驗中，首次發現擬南芥在空間長日條件下開花明顯延遲；首次發現微重力條件下植物壽命比地面對照組植物壽命極大地延長；首次發現空間微重力對於水稻吐水及其向性生長有明顯的影響。同時在國際上首次成功地利用植物開花基因啓動子帶動綠色熒光蛋白表達；首次發現空間微重力環境顯著促進了葉脈網絡的發育。

有效利用空間有限資源進行最大化的植物生產提供了重要證據，為人類長期探索空間提供了保障 ^[21]  。

天宮二號藉助多台遙感設備，取得了豐碩的科學成果及顯著應用效益，主要為：

1、多角度寬譜段成像儀是集寬波段光譜和多角度偏振成像的新型綜合遙感器，在中國國內首次實現了12個多角度光學偏振遙感技術新體制驗證，開拓了獲取重要的陸地、海洋、大氣信息的新途徑。

2、三維成像微波高度計是國際首個用於海洋觀測的寬刈幅三維雷達成像高度計，採用短基線、小角度干涉、新型高度跟蹤、孔徑合成結合的創新技術。新一代雷達高度計的發展方向，對於整體提升我國海洋環境監測、預測和預報能力具有重要作用。

2、多波段紫外臨邊成像儀是中國首個具有紫外臨邊觀測能力的載荷，在國際上首次採用大視場，對全球中層大氣進行紫外環形、前向臨邊輻射特性的同時探測。其獲得了全球大氣密度、臭氧和氣溶膠垂直結構及三維分佈，在大氣痕量氣體監測、大氣與環境預報、空間天氣等領域具有廣泛的應用價值 ^[22]  。

天宮二號在任務期間完成了多項技術驗證，主要為：

1、在空間飛行器上釋放伴飛衞星。開展伴星釋放、駐留和伴隨飛行試驗，獲得了清晰的組合體圖像，同時也進行了微小衞星新技術試驗和驗證。

2、通過開展人機協同的空間精細操作機械臂試驗，中國首次實現人機協同在軌維修任務，建立了集信息管理、手動控制、遙操作和自主控制一體化的人機協同在軌維修系統，形成典型人機協同體制，為未來空間站仿人型機器人研製打下了技術基礎。

3、還與天舟一號貨運飛船配合，實現了中國航天器推進劑在軌補加任務，全面突破和掌握了相關技術，對後續空間站階段的推進劑補加進行了完整驗證 ^[22]  。

發射天宮二號是全面完成空間實驗室階段任務的關鍵之戰，將為中國後續空間站建造和運營奠定堅實基礎、積累寶貴經驗，對於推進我中國載人航天事業持續發展，具有十分重要的意義 ^[16]  。（中國載人航天官網 評）

天宮二號在國內首次實現了利用觀測到蟹狀星雲脈衝星的脈衝信號進行定軌，推動了脈衝星觀測和導航技術發展。 ^[23]