天宮一號目標飛行器是中國首個自主研製的載人空間試驗平台，於2011年9月29日21時16分03秒從酒泉衛星發射中心發射，全長10.4米，最大直徑3.35米，內部有效使用空間約15立方米，可滿足3名航天員在艙內工作和生活需要，設計在軌壽命兩年。
2011年11月3日，天宮一號與神舟八號飛船成功完成我國首次空間飛行器自動交會對接任務，並進行了二次自動交會對接。2012年6月18日，天宮一號與神舟九號飛船成功進行首次載人交會對接。2013年6月13日，天宮一號與神舟十號飛船成功完成自動交會對接。
2016年3月16日，天宮一號目標飛行器正式終止數據服務，全面完成了歷史使命。2018年4月2日8時15分左右，經北京航天飛行控制中心和有關機構監測分析，天宮一號已再入大氣層，再入落區位於南太平洋中部區域，絕大部分器件在再入大氣層過程中燒蝕銷毀。
天宮一號在軌運行1630天，不但完成了既定使命任務，還超設計壽命飛行、超計畫開展多項拓展技術試驗，為空間站建設運營和載人航天成果套用推廣積累了重要經驗。與神舟八號的交會對接標誌著中國成為世界上第三個獨立掌握太空飛行器空間交會對接技術的國家。
基本介紹
簡介,設計與開發,方案制定,命名由來,技術特點,研製歷程,艙內結構,歷次飛行任務,天宮一號與神舟八號,天宮一號與神舟九號,天宮一號與神舟十號,使命終止,首次發射日紀實,
簡介
天宮一號（Tiangong-1）是中國自主研製的首個載人空間試驗平台，由中國航天科技集團公司所屬中國空間技術研究院（航天五院）和上海航天技術研究院（航天八院）研製。全長10.4米，最大直徑3.35米，內部有效使用空間約15立方米，可滿足3名航天員在艙內工作和生活需要，設計在軌壽命兩年，實際在軌四年半，超期服役並開展多項拓展技術試驗。天宮一號搭載長征二號FT1火箭，於2011年9月29日21時16分3秒在酒泉衛星發射中心發射。
天宮一號主體為短粗的圓柱型，重約8噸，直徑比神舟飛船更大，採用兩艙構型，分別為實驗艙和資源艙。實驗艙由密封的前錐段、柱段和後錐段組成，前端安裝一個對接機構，以及交會對接測量和通信設備，用於支持與飛船實現交會對接。資源艙為軌道機動提供動力，為飛行提供能源。天宮一號飛行的主要任務是，為實施空間交會對接試驗提供目標飛行器；初步建立長期無人在軌運行、短期有人照料的載人空間試驗平台，為空間站研製積累經驗；進行空間科學實驗、航天醫學實驗和空間技術試驗。
天宮一號自入軌以來，先後與神舟八號、神舟九號和神舟十號飛船圓滿完成6次自動和航天員手控空間交會對接，完成了太空飛行器組合體控制與管理、航天員在軌駐留保障、航天員在軌維修操作等一系列技術試驗驗證，開展了對地遙感套用、空間物理與環境探測和空間材料實驗，獲取了大量有價值的數據信息和套用成果。天宮一號還是我國第一個“太空教室”，在神舟十號飛行任務期間，航天員王亞平在聶海勝、張曉光的配合下，為全國6000多萬中小學生進行太空授課，引起了強烈的社會反響。飛行期間，天宮一號成功驗證了自動及手動控制交會對接技術，使我國成為世界上第三個獨立掌握交會對接技術的國家，標誌著中國邁入中國航天“三步走”戰略的第二步第一階段任務圓滿收官。
為了充分發揮天宮一號的綜合效益，2013年6月神舟十號飛船返回後，我國科學家針對天宮一號超設計壽命飛行的特點，綜合考慮飛行器自身的平台狀態和設備功能，以及我國後續載人航天技術試驗驗證需要，科學制定天宮一號飛行任務規劃，精心運營維護，嚴密實施監控，先後進行了多項拓展技術試驗和驗證。
2016年3月16日，已在軌工作1630天的天宮一號目標飛行器，由於超期服役兩年半時間，其功能已於近日失效，正式終止數據服務，全面完成了歷史使命。2018年4月2日8時15分左右，經北京航天飛行控制中心和有關機構監測分析，天宮一號已再入大氣層，再入落區位於南太平洋中部區域，絕大部分器件在再入大氣層過程中燒蝕銷毀。
設計與開發
方案制定
中國航天科技集團空間實驗室系統副總設計師白明生介紹，天宮一號的任務方案早在1992年國家制訂中國載人航天“三步走”戰略時就已確定。按照“三步走”戰略，第一步突破載人航天技術，第二步突破交會對接技術，要進行交會對接，就必須研製目標飛行器。實際上，作為載人航天戰略的一部分，研製目標飛行器的大方案，在早期規劃的時候就已經確定了。2002年，在進行了方案論證和審查後，天宮一號目標飛行器整個任務方案得到通過。但天宮一號還尚未定名，只是稱為“目標飛行器”，縮寫：MB。2006年，天宮一號進入初樣研製階段，並命名為“天宮一號”，縮寫從MB變為TG。
命名由來
在2010年的珠海航展上，被問及為何給中國首個空間實驗室命名為“天宮”時，中國空間技術研究院工程師王菡表示，人們把住得最舒服的地方叫做宮殿，而將空間實驗室命名為“天宮”，則是希望太空人們在太空中生活的地方能與宮殿一樣舒適。天宮一號的名字還讓人聯想起古典名著《西遊記》中的孫悟空大鬧天宮。此外，“天宮”是中華民族對未知太空的通俗叫法。因此，起以天宮一號為目標飛行器命名，應該會很好地得到國人的共鳴。
技術特點
天宮一號並非空間站，而是迷你空間實驗室，重在試驗交會對接技術，為我國將來建設空間站做重要的技術準備。回顧其他國家的空間站發展歷程，都有“試驗”過程。試驗階段的太空飛行器和成熟階段的空間站，有明顯區別。前者在軌壽命通常低於5年，而後者可達5到10年，或更長；前者規模小，對接口少，缺乏擴展能力，後者通常有2個對接口以上，能同時對接載人、載貨運輸器，或專用實驗艙；前者的航天員一次在軌時間較短，一般是幾十天，而後者的航天員一次在軌時間大多為百天以上；前者的燃料和消耗品原則上要一次帶足，後者則用貨運飛船多次補給；前者的有效載荷設備很少更換，後者可多次更換並增加實驗儀器。天宮一號與國外試驗性空間站在功能和用途方面有相似之處，但質量較小，約為8噸，而國外試驗性空間站都為20噸級以上，因此稱其為簡易“空間實驗室”更加合適。
研製歷程
2008年中國首次披露“天宮一號”發射計畫。其模型在2009年春晚亮相，此時，天宮一號初樣產品的研製生產已基本完成。到2010年，天宮一號完成總裝，轉入電性能綜合測試階段。2011年天宮一號通過出廠評審，轉運至酒泉衛星發射中心，開展任務實施測試工作。並於2011年9月29日使用長征二號FT1運載火箭點火發射升空。
艙內結構
天宮一號是一個短粗的圓柱體，內部分為兩個艙。前半部分是實驗艙，前端有一個對接機構，還有一些實驗袋，可進行一些醫學、再生生保實驗等；資源艙為飛行提供動力，也是航天員生活工作的密封艙。為了讓航天員在太空能夠區分上下，在內部一面塗淺乳白色，表示天空；一面則是土黃色，表示大地。
歷次飛行任務
發射天宮一號目標飛行器後，將依次發射神舟八號、神舟九號、神舟十號飛船與其進行交會對接，其中，神舟八號飛船不載人，神舟九號飛船是否載人，將根據神舟八號任務評估情況決策，神舟十號飛船執行載人飛行。
天宮一號與神舟八號
發射時間 ：2011年11月1日5時58分 |
運載火箭 ：新型長征二號F遙八火箭 |
發射地點 ：酒泉衛星發射中心 |
任務概況 ：天宮一號/神舟八號交會對接任務標誌著我國空間交會對接技術取得重大突破，實現了我國空間技術的重大跨越，是我國載人航天事業發展歷程中的重要里程碑。 |
2011年11月3日，天宮一號與神舟八號飛船成功完成我國首次空間飛行器自動交會對接任務，並進行了二次自動交會對接。我國也由此成為世界上第三個獨立掌握太空飛行器空間交會對接技術的國家。
1. 首次交會對接任務技術狀態
首次交會對接為無人自動交會對接試驗，對接目標飛行器為天宮一號，追蹤飛行器為神舟八號飛船。神舟八號飛船為改進型載人飛船，沿用返回艙、推進艙和軌道艙三艙結構，全長9米，艙段最大直徑2.8米，起飛質量 8082千克。增加了微波雷達、雷射雷達、CCD敏感器等交會測量設備，以及主動式對接機構，具備自動和手動交會對接與分離功能。對接機構採用導向板內翻式的異體同構周邊式構型，對接後可形成0.8米的航天員轉移通道。
2.首次交會對接任務飛行程式
交會對接飛行過程分為遠距離導引段、自主控制段、對接段、組合體飛行段和分離撤離段。遠距離導引段自神舟八號飛船入軌後開始，在地面測控通信系統的導引下，神舟八號飛船經五次變軌，從初始軌道轉移到330 千米的近圓軌道，在距天宮一號目標飛行器後下方約52千米處，與天宮一號目標飛行器建立穩定的空空通信鏈路，開始自主導航。自主控制段經歷尋的、接近和平移靠攏三個階段，神舟八號飛船通過交會對接測量設備，自主導航至與天宮一號目標飛行器接觸，自主控制飛行過程約144分鐘。對接段從對接機構接觸開始，在15 分鐘之內完成捕獲、緩衝、拉近和鎖緊四個過程，最終實現兩飛行器剛性連線，形成組合體。組合體飛行段由天宮一號目標飛行器負責組合體飛行控制，神舟八號飛船處於停靠狀態。組合體飛行12天左右，擇機進行第二次交會對接試驗。對接機構解鎖後，兩飛行器分離，神舟八號飛船撤離至距天宮一號目標飛行器140 米處停泊，按照對接程式進行第二次交會對接，再次構成組合體。組合體繼續飛行2天后，進入分離撤離段，兩飛行器再次分離，神舟八號飛船撤離至距天宮一號目標飛行器 5千米外的安全距離，交會對接試驗結束。爾後，神舟八號飛船按預定返回程式飛行，返回艙返回主著陸場；天宮一號目標飛行器變軌升至高度約370千米自主飛行軌道運行，等待下一次交會對接。
天宮一號與神舟九號
發射時間 ：2012年6月16日18時37分 |
運載火箭 ：新型長征二號F遙九火箭 |
發射地點 ：酒泉衛星發射中心 |
任務概況 ：神九任務圓滿成功標誌著載人航天工程第二步任務取得了重大成果，為今後的載人航天的發展、空間站的建設奠定了良好的基礎。 |
天宮一號與神舟九號載人交會對接任務的主要目的，一是首次驗證手控交會對接技術，進一步驗證自動交會對接技術；二是全面驗證目標飛行器保障支持航天員生活工作的功能、性能，以及組合體管理技術，首次實現地面向在軌飛行器進行人員和物資的往返運輸與補給，開展航天醫學實驗及有關關鍵技術試驗。
1.任務技術狀態
天宮一號目標飛行器已在軌運行約260天，運行穩定、狀態良好，滿足執行交會對接任務要求。神舟九號飛船與神舟八號飛船技術狀態基本一致，為進一步提高安全性與可靠性，進行了部分技術狀態更改。飛船全長9米，艙段最大直徑2.8米，起飛質量不大於8130千克。
2.任務飛行程式
神舟九號載人飛船在酒泉衛星發射中心發射。飛行乘組由3名航天員組成，其中1名為女航天員；飛船在軌飛行十餘天，計畫安排飛船與天宮一號進行兩次交會對接，第一次為自動交會對接，第二次由航天員手動控制完成。神舟九號飛船發射前約20天，天宮一號目標飛行器開始降軌調相，進入高度約為343千米的近圓對接軌道，建立載人環境，等待與飛船交會對接。飛船發射入軌後，按預定程式完成與目標飛行器自動交會對接。神舟九號與天宮一號自動對接形成組合體。航天員在地面指揮與支持下，完成組合體狀態設定與檢查，依次打開各艙段艙門，通過對接通道進入天宮一號實驗艙。組合體飛行期間，由目標飛行器負責飛行控制，飛船處於停靠狀態。3名航天員在飛船軌道艙內就餐，在天宮一號內進行科學實驗、技術試驗、鍛鍊和休息。
航天員手控交會對接的主要過程是：3名航天員返回飛船，依次關閉各艙段艙門。飛船自主撤離至距目標飛行器約400米處，然後自主控制接近目標飛行器，在140米處停泊，轉由航天員手動控制。航天員通過操作姿態和平移控制手柄，瞄準目標飛行器十字靶標，控制飛船逐步接近目標飛行器，至對接機構接觸，完成手控交會對接。3 名航天員再次進入天宮一號駐留。飛船返回前，3名航天員返回飛船返回艙。兩飛行器分離，航天員手動控制飛船撤離至140米處，飛船轉為自主控制，繼續撤離至5公里外安全距離。
2012年6月18日，天宮一號與神舟九號飛船成功進行首次載人交會對接，景海鵬、劉旺、劉洋三名航天員首次進入天宮一號。6月24日12時55分，航天員劉旺操控飛船與天宮一號對接，實現了首次手控交會對接。中國載人航天工程總設計師周建平表示，手控交會對接成功標誌著工程全面驗證了載人交會對接技術。
天宮一號與神舟十號
發射時間 ：2013年6月11日17時38分 |
運載火箭 ：長征二號F遙十火箭 |
發射地點 ：酒泉衛星發射中心 |
任務概況 ：神十任務實現了中國載人航天飛行任務的連戰連捷，為工程第二步第一階段任務劃上了圓滿的句號，也為後續載人航天空間站的建設奠定了良好的基礎。 |
天宮一號與神舟十號載人交會對接任務的主要目的，一是進一步考核載人天地往返運輸系統的功能和性能；二是進一步考核組合體保障航天員生活、工作和健康的能力，以及航天員執行飛行任務的能力；三是進行航天員空間環境適應性、空間操作工效研究，開展太空飛行器在軌維修等試驗和科普教育活動。
1.任務技術狀態
天宮一號目標飛行器已在軌運行610多天，運行穩定，所有設備狀態良好，推進劑等消耗性資源滿足執行後續任務要求。神舟十號飛船與神舟九號飛船技術狀態基本一致，為全長9米，艙段最大直徑2.8米。
2.任務飛行程式
神舟十號載人飛船在酒泉衛星發射中心發射。飛行乘組由3名航天員組成，其中1名為女航天員；飛船在軌飛行十餘天，計畫安排飛船與天宮一號進行兩次交會對接，第一次為自動交會對接，第二次由航天員手動控制完成。神舟十號飛船發射前約20天，天宮一號目標飛行器開始降軌調相，進入高度約為343千米的近圓對接軌道，建立載人環境，等待與飛船交會對接。飛船發射入軌後，按預定程式完成與目標飛行器自動交會對接，此過程同天宮一號與神舟九號交會對接基本一致。神舟十號與天宮一號自動對接形成組合體後，航天員進入天宮一號實驗艙。組合體飛行期間，由目標飛行器負責飛行控制，飛船處於停靠狀態。組合體飛行約10天左右，3名航天員返回神舟十號飛船，飛船與天宮一號分離，由航天員手動控制完成飛船與天宮一號第二次交會對接。對接完成後3名航天員再次進駐天宮一號。組合體飛行期間，將開展數十項空間科學實驗和技術試驗，並向全國中小學生進行太空知識科普授課。
2013年6月13日13時18分，神舟十號飛船與天宮一號實現自動交會對接，16時17分，航天員順利進駐天宮一號。6月20日10時04分至52分，航天員王亞平在聶海勝、張曉光的配合下，為全國6000多萬中小學生進行了太空授課，演示了失重環境下一些獨特的物理現象，並進行了天地互動交流。6月23日8時26分，在張曉光和王亞平的密切配合下，指令長聶海勝手動控制神舟十號與天宮一號分離並撤離至天宮一號一定距離處，隨後，手動控制神舟十號飛船於10時07分再次與天宮一號成功對接，航天員再次進駐天宮一號。6月25日7時05分，神舟十號飛船自動撤離天宮一號。爾後，開展了飛船繞飛等技術試驗。6月26日7時19分，飛船進入返回程式，返回艙與8時07分準確降落在預定區域。在軌飛行期間，按預定計畫開展了一系列的空間科學實驗和技術試驗，3名航天員在軌正常工作和生活。
使命終止
2013年6月神舟十號飛船返回後，天宮一號即完成主要使命。超期服役期間，本著“充分利用、挖掘潛力”的原則，有關部門精心運營維護、嚴密實施監控，繼續利用天宮一號開展了航天技術試驗、對地遙感套用和空間環境探測，驗證了低軌長壽命載人太空飛行器設計、製造、管理、控制相關技術，獲取了大量有價值的數據信息和套用成果，為空間站的建設運營和載人航天成果的套用推廣積累了重要經驗。
2018年4月2日8時15分左右，經北京航天飛行控制中心和有關機構監測分析，天宮一號已再入大氣層，再入落區位於南太平洋中部區域，絕大部分器件在再入大氣層過程中燒蝕銷毀。
首次發射日紀實
2011年9月29日13時16分，發射天宮一號的長征二號FT1型火箭進入8小時倒計時發射程式，調度點名，收集8小時準備情況，進入臨射前準備。 |
2011年9月29日14時16分，載人航天各系統功能檢查，地面設備開機自檢。 |
2011年9月29日約18時，火箭系統開始進行全箭狀態檢查。 |
2011年9月29日21時16分，搭載著天宮一號的長征二號FT1運載火箭點火發射。 |
2011年9月29日21時18分，天宮一號火箭助推器分離（助推器殘骸於10時25分在內蒙古鄂托克旗阿爾巴斯蘇木烏蘭烏素嘎查的一塊空地上找到）。 |
2011年9月29日21時19分，火箭一二級成功分離，一級墜落。 |
2011年9月29日21時22分，火箭飛過平流層和中間層與整流罩分離。 |
2011年9月29日21時26分，長征二號火箭與天宮一號飛行器分離 運載火箭已完成任務。 |
2011年9月29日21時30分，天宮一號太陽能電池帆板展開。 |
2011年9月29日21時39分，中國載人航天工程總指揮常萬全宣布，天宮一號目標飛行器發射圓滿成功。 |
