基本介紹
立項背景,研發歷程,設備構造,科研任務,冷原子鐘,伽馬暴觀測,科普項目,發射規劃,
立項背景
天宮二號發射成功！第二步是空間實驗室階段。在這個階段要解決組裝、互動對接、補給以及循環利用等四大技術。這些技術關係到空間站的組裝、太空人在空間站的生存等關鍵問題。天宮一號就是中國在第二步計畫中為了解決互動對接問題而發射的一個目標飛行器。天宮一號被運往太空之後，通過對接可以被改造成一個短期有人照料的空間實驗室。
對接技術成熟之後，就可以發射真正的空間實驗室——天宮二號。天宮二號將完成再生式循環系統、有效載荷和套用系統的實驗以及其他一些科研項目。經過空間實驗室階段，在中國的載人航天“三步走”計畫中，我國最終要建設的是一個基本型空間站，為此，我國會在海南文昌新建繼酒泉、太原、西昌之後的第四個航天發射場，主要承擔地球同步軌道衛星、大質量極軌衛星、大噸位空間站和深空探測衛星等太空飛行器的發射任務。
研發歷程
2011年9月，中國成功年發射了“天宮一號”目標飛行器。“天宮一號”實際上是空間實驗室的實驗版，採用兩艙構型，分別為實驗艙和資源艙。之後又成功發射了發射“神舟八號”、“神舟九號”、“神舟十號”。“神九”、“神十”分別是兩艘有人的神舟飛船，與“天宮一號”順利完成了有人及無人自動對接試驗。
2014年3月2日，全國政協委員、中國載人航天工程總設計師周建平表示，按照我國載人航天計畫，在2020年前後建成空間站之前，將發射天宮二號空間實驗室，目標是建成我國正式的空間實驗室大系統。
2014年9月10日上午，太空探索者協會第27屆年會開幕，中方大會主席楊利偉透露：2016年我國將發射"天宮二號"空間實驗室，並發射神舟11號載人飛船和"天舟一號"貨運飛船，與"天宮二號"交會對接。突破和掌握推進劑補加等空間站關鍵技術，並開展一定規模的空間套用。
2014年9月，天宮二號空間實驗室、長征七號運載火箭、天舟貨運飛船，以及神舟十一號、長征二號F運載火箭等主要產品已進入研製關鍵階段，航天員地面訓練和地面設施設備準備工作，包括空間站組成模組中的核心艙和兩個實驗艙研製工作也正在按計畫進行。海南航天發射場已基本完工，具備發射條件。
2014年10月初，天宮二號空間實驗室本階段總裝工作開始以來，實驗艙、資源艙單艙總裝分別完成了空間套用系統配套設備安裝、電纜安裝等總裝工作，充分驗證了空間套用系統載荷設備與整器的機械接口匹配性，並順利完成正樣實驗艙的質量特性測試，為保證總裝交付電測順利進行，打下堅實基礎。
2015年1月，中國航天科技集團公司五院完成天宮二號空間實驗室空間套用系統載荷設備安裝並交付電測。這是空間實驗室本階段總裝的標誌性節點。
2015年7月，用於發射天宮二號的長二F火箭開始總裝。
2016年4月11日，北京航天飛行控制中心表示，天宮二號總裝完成，正加緊聯調聯試。
2016年7月7日，天宮二號空間實驗室按流程完成了出廠前所有研製工作，從北京啟程，經鐵路運輸，於同月9日安全運抵酒泉衛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。這標誌著天宮二號與神舟十一號載人飛行任務進入實施階段。
2016年9月9日，長征二號FT2運載火箭與天宮二號空間實驗室組合體垂直轉運至發射區。
2016年9月15日22時04分12秒，天宮二號空間實驗室在酒泉衛星發射中心發射。
2016年10月19日凌晨，神舟十一號飛船與天宮二號自動交會對接成功。航天員景海鵬、陳東進入天宮二號。
2017年9月17日15時29分，在經過近5個月的飛行後，地面傳送指令，天舟一號貨運飛船與天宮二號空間實驗室實施分離。按程式，天舟一號分離至後向120米並保持位置，地面確認狀態正常後，發令控制天舟一號正常撤離，天舟一號建立三軸穩定對地飛行姿態，在高度約400公里的近圓軌道上開始獨立運行。按計畫，天舟一號還將繼續開展離軌前的拓展套用和相關試驗，提高綜合套用效益，同時也為空間站研製建造和運營管理積累經驗。
2018年9月15日，天宮二號空間實驗室已圓滿完成2年在軌飛行和各項試驗任務，目前天宮二號平台及裝載的套用載荷功能正常、狀態良好。為進一步發揮空間套用效益，9月20日天宮二號空間實驗室運營管理委員會會議研究決定，天宮二號在軌飛行至2019年7月，之後受控離軌。
設備構造
天宮二號是在天宮一號目標飛行器備份的基礎上，根據天宮二號的任務的需要改裝研製而成。規模與天宮一號基本一致，也是一個長期在軌自動運行、短期載人的飛行器，是我國建造空間站之前進行技術驗證的重要階段。天宮二號將攜帶國際首個專用的高靈敏度伽馬射線暴偏振測量儀器。這項中國－瑞士合作開展的“伽馬暴偏振探測項目”（POLAR）是中國空間天文“黑洞探針”計畫的組成部分。
天宮二號空間實驗室相對於天宮一號目標飛行器，其上搭載了全新配套的空間套用系統載荷設備，無論配套設備數量還是安裝複雜度均創造了歷次載人太空飛行器任務之最。
我國最終要建設的基本型空間站，它的規模不會超過國際空間站。基本型空間站大致包括一個核心艙、一架貨運飛船、一架載人飛船和兩個用於實驗等功能的其它艙，總重量在100噸以下。其中的核心艙需長期有人駐守，能與各種實驗艙、載人飛船和貨運飛船對接。具備20噸以上運載能力的火箭，才有資格發射核心艙。
科研任務
“天宮一號”是空間實驗室的特例，主要為了完成交會對接任務，而“天宮二號”則完全是小型空間實驗室，科學家、航天員們將在裡面展開各種工作和試驗，“天宮二號”將解決一定規模、短期有人照料的空間套用問題，航天員在天宮二號上生活的時間將比在神舟九號、神舟十號生活的時間更長。
天宮二號，計畫以黑洞等極端天體作為恆星和星系演化的探針，理解宇宙極端物理過程和規律，解答宇宙組成和演化。天宮二號上將開展地球觀測和空間地球系統科學、空間套用新技術、空間技術和航天醫學等領域的套用和試驗，是中國第一個真正意義上的空間實驗室，發射時釋放伴飛小衛星，將有飛船與之對接，將完成驗證空間站的技術，也將接受航天員的訪問。
將來隨著空間實驗室體積的增大、可靠性的提高，將逐步發展成為空間站的核心艙或者實驗艙，增加太空實驗的項目和種類，為建成空間站奠定基礎。空間站可以允許若干個太空人同時長期駐守太空，噸位可重達20噸。發射這樣重的物體需要使用重型火箭，由於使用的火箭直徑較大，無法通過鐵路運輸，所以用海路運往海南航天發射中心發射。同時，海南航天發射場靠近赤道，有利於增強火箭的運載能力。
“天宮二號”空間實驗室裝載了空間冷原子鐘、空地量子密鑰分配試驗等14項空間套用載荷。內容涉及微重力基礎物理、空間材料科學、空間生命科學等多個領域。
冷原子鐘
世界首台太空運行，可以將太空飛行器自主守時精度提高兩個數量級，大幅提高導航定位精度。在軌近兩年時間裡完成了全部既定測試任務，實現3000萬年誤差小於1秒的預定目標，將人類在太空的時間計量精度提高1至2個數量級。
伽馬暴觀測
天宮二號空間實驗室搭載的伽馬暴偏振探測儀完成了伽馬射線暴瞬時輻射的高精度偏振探測，相關成果於2019年1月14日線上發表於國際學術期刊《自然·天文學》。該成果的是自20世紀60年代伽馬暴發現以來所取得的最佳偏振觀測結果，有利於更好理解黑洞的形成和極端相對論噴流的產生等基本天體物理過程，將對研究宇宙中極端物理環境和條件下的基礎科學問題發揮重要作用。
科普項目
另外，“天宮二號”空間實驗室搭載了香港中學生太空科技設計大賽獲獎的3個實驗項目，計畫在太空開展科普實驗活動。
發射規劃
中國載人航天團隊成功發射天宮一號以來，天宮一號先後與神舟八號、九號和十號飛船完成6次自動和航天員手控空間交會對接。天宮一號已經在軌運行四年半，狀態良好，已圓滿超額完成了預定的全部任務，各類裝載設備功能正常，具備繼續在軌工作條件。
天宮二號為天宮一號目標飛行器的備份器，對其進行微小的改進後，由長征二號F改進型無人運載火箭，或長征七號運載火箭從酒泉衛星發射中心發射升空，即類似天宮一號目標飛行器的發射情況。但因天宮一號消耗燃料較少，飛行壽命延長，成功地完成了中國航天三步走的第二步第一階段，工程人員決定提高天宮二號的質量，約13噸，和原計畫發射的天宮三號同質量級別。如此一來，天宮二號可能是取代了原計畫天宮三號的任務，完成三步走第二步的第二階段。但天宮三號是否被取消，而天宮二號任務結束後是否會直接發射空間站的核心艙尚不明了，相關決定大概取決於天宮二號任務的結果。
計畫將於2016年第四季度，發射神舟十一號飛船，搭乘2名航天員，與天宮二號對接，進行人在太空中期駐留試驗；在此之前，已經在文昌衛星發射中心進行長征七號運載火箭首飛試驗，將於2017年上半年，用長征七號運載火箭發射天舟一號貨運飛船，與天宮二號對接，開展推進劑補加等相關試驗。長征七號是我國全新研製的運載火箭，是我國新一代中型運載火箭的基本型號。它具有一系列自主智慧財產權的核心技術，是我國首枚“數位化”火箭，從設計到生產，均採用全三維數字平台。
2020年前後完成中國空間站建造任務。空間實驗室任務標誌我國載人航天進入套用發展新階段，承前啟後，意義重大。
中國航天員中心副總工程師黃偉芬此前曾表示，鑒於空間站任務對航天員的身心素質及專業知識要求更高，第三批航天員來源將會與前兩批有所不同。“從第三批開始我們將從跟載人航天工程相關的研製部門選拔工程師，加入到航天員的隊伍。”
