天舟一號貨運飛船

神舟十號任務完成後，中國載人航天工程全面進入空間實驗室研製階段。而在空間實驗室階段，將突破並驗證推進劑補加技術、再生式環控生保技術等關鍵技術，為空間站建造奠定基礎。

2016年9月15日，天宮二號空間實驗室發射成功，將用於進一步驗證空間交會對接技術及一系列空間試驗，這標誌著我國全面進入空間實驗室任務實施階段。

為了對未來空間站中航天員長期駐留和空間科學實驗進行支持，需要通過貨運飛船進行貨物補給。

如果說載人飛船是天地往返的載人工具，那麼貨運飛船就是天地間運貨的工具。中國的天舟一號貨運飛船基於神舟號飛船和天宮一號的技術研發，只運貨不運人，貨物運載量將是俄羅斯進步號M型無人貨運飛船的2.6倍，在功能、性能上都處於國際先進水平。

2011年，貨運飛船項目正式立項，由中國航天科技集團公司五院載人航天總體部負責抓總研製。

2013年，貨運飛船被正式命名為“天舟”。

2014年5月，貨運飛船測控與通信分系統在北京開展了貨運飛船寬波束中繼終端對接試驗。

2014年8月7日至8日，貨運飛船完成了測控與通信分系統中繼天線在整船上的展開轉動和無線試驗。

2015年3月，貨運飛船對接機構正樣產品開始部組件裝配。

2015年6月初，對接機構完成總裝。

2015年7月底，貨運飛船對接機構正樣產品完成所有驗收測試試驗項目，在北京順利交付總體驗收。

2015年12月25日，空間應用系統天舟一號任務總體通過了院級初樣研製總結暨轉正樣評審。

2016年3月14日，有效載荷正樣備份件按要求完成研製，並通過相關環境試驗及空間應用系統的驗收。

2016年3月15日~30日，空間應用系統組織開展有效載荷正樣備份件系統聯試，經歷15天，完成了各有效載荷入網測試、綜合測試、故障測試和模飛測試，初步覆蓋了發射場測試和在軌飛行等階段工況，各有效載荷工作正常，科學數據、圖像數據、視頻數據採集、處理、下行均正常。

2016年4月6日，有效載荷正樣備份件通過了貨運飛船系統組織的載荷介面認證測試，並於4月8日前將正樣備份件產品交付貨運飛船系統。

2016年4月起，天舟一號貨運飛船開始進行總裝測試。

2017年1月12日，我國自主研製的首艘貨運飛船天舟一號通過出廠評審。

飛行計劃

1、天舟一號通過長征七號發射入軌，通過兩天的時間與天宮二號空間實驗室進行交會對接，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，從另一側與天宮二號進行對接，完成繞飛實驗。

3、組合體再次分離，獨立飛行三個月，完成搭載的空間科學實驗。

4、與天宮二號進行最後一次對接，驗證自主快速交會對接技術。

5、天舟一號完成空間實驗室階段任務及後續拓展試驗后，在地面遙測指令的控制下，軌道高度不斷下降受控離軌，進入大氣層燒毀，隕落至預定安全海域。天舟一號成功發射升空

任務內容

1、補給空間站的推進劑消耗，空氣泄漏，運送空間站維修和更換設備，延長空間站的在軌飛行壽命；

2、運送航天員工作和生活用品，保障空間站航天員在軌中長期駐留和工作；

3、運送空間科學實驗設備和用品，支持和保障空間站具備開展較大規模空間科學實驗與應用的條件。天舟一號與長征火箭組合體

任務目標

1.與空間實驗室配合，驗證推進劑在軌補加技術；

2.全面考核貨運飛船功能和性能；

3.在空間實驗室配合下，開展貨運飛船控制組合體、繞飛至前向交會對接、快速交會對接等試驗；

4.開展空間應用及技術試（實）驗。天舟一號概念圖

對接目標

天宮二號是在天宮一號目標飛行器備份產品的基礎上改進研製而成，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，採用實驗艙和資源艙兩艙構型，設計在軌壽命不小於2年；由長征二號F T2運載火箭於2016年9月15日22時04分在中國酒泉衛星發射中心點火發射，約575秒后，天宮二號與火箭分離，進入預定軌道。

飛船組成

● 飛船系統

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。

● 火箭系統

火箭系統為長征七號遙二運載火箭，該火箭總高度超過53米，起飛重量近600噸，直徑3.35米，主體設置四個助推器，以液氧和煤油作為燃料的大推力發動機，所產生的主要是二氧化碳和水，清潔環保。

● 搭載物品

天舟一號向天宮二號進行貨物運輸，主要是為未來中國空間站的貨物運輸任務進行飛行驗證，因此運輸的主要是未來空間站運營所需的貨物，主要為：

1、推進劑。由於空間站要長時間保持在軌道上運行，需要補充推進劑，天舟一號不僅需要推進劑運過去，還要進行太空加油技術的在軌驗證。

2、未來航天員在太空生活工作所需的物品，例如食品、水、衣服等生活用品，以及用於出艙工作的航天服等，當然這次運輸的不是真的航天服，而是航天服的模擬件。

3、空間科學技術試驗設備。

關鍵技術

1、力學環境測量系統。飛行器結構撞擊智能感知與定位功能，能夠進行全飛行時段的綜合力學環境監測，不只包括傳統的振動、衝擊、雜訊環境，還可以在第一時間感知到太空垃圾撞擊的位置和受損程度，甚至還能檢驗飛船結構設計、貨物裝載合理性，為在軌損傷修復和結構優化設計提供幫助。

2、網路交換技術。首次利用在地面通信中已經十分成熟的網路交換技術，在突破了分路匯聚技術、網路晶元的單粒子防護技術、網路協議的航天工程化應用等多項技術難點后，成功構建了一個標準化的、高速的、大容量的開放性網路平台。

3、相測量子系統。首次利用北斗導航星座的相對測量子系統的擴展性和通用性更高、定位更連續穩定，不僅確保了與“客戶”天宮二號首次交會對接的自主可控，安全性大大提高；新增的整秒脈衝輸出功能，為全船的相關設備提供了高精度的時間基準，確保了統一步調、貨物準時送達。

技術突破

1、天舟一號首次在軌實施了飛行器間推進劑補加，天宮二號圓滿實施了中國首次推進劑在軌補加，並開展了多次推進劑補加試驗，為中國空間站組裝建造和長期運營掃清在能源供給問題上的最後障礙。

2、首次以天基測控體製為主實施飛行控制，將原本在地面或海上的測量系統“搬”到了天上，實現了對航天器在軌飛行的關鍵事件的全程跟蹤，有效降低了人力物力財力等成本。

3、首次大規模使用了七大類國產新研核心元器件，加速實現了元器件的自主可控，將未來空間站建設的關鍵命脈牢牢握在手中。

4、首次開展全自主快速交會對接試驗，極大提升了工程建設的安全水平和空間站的整體效能。

5、首次搭載了多項空間應用與技術試驗載荷，所搭載的幾十台載荷設備在軌表現良好，在軌開展十餘項載荷試驗。

6、首次實施主動離軌受控隕落，既避免自身成為太空垃圾，又避開離軌過程中的不可控因素，為打造潔凈、安全的太空環境作出貢獻。

為慶祝天舟一號於2017年4月20日發射取得圓滿成功，中國郵政集團公司濟南市分公司在第一時間推出紀念郵戳一枚，供社會用郵和收藏；該紀念郵戳呈橢圓形，圖案為天舟一號貨運飛船發射升空的瞬間倩影，標題為“天舟一號貨運飛船發射取得圓滿成功”，並注有飛船發射升空的時間和地點。

運輸進場

2017年2月5日凌晨兩點，天舟一號貨運飛船運輸車隊從北京航天城出發。上午8點抵達天津新港。中午完成裝船工作。晚6點，運送天舟一號的長英號貨輪收錨起航前往海南文昌航天發射場。

2017年2月13日，經過1700海里的航程，天舟一號順利抵達海南文昌清瀾港，隨後通過汽車運輸到文昌航天發射場。之後，將開展發射場區總裝和測試工作。

2017年3月2日晚，用於發射天舟一號的長征七號遙二火箭乘緒揚16號貨輪從天津港起航，前往文昌航天發射中心。

2017年3月9日17點左右，長征七號遙二火箭順利抵達海南文昌清瀾港，並於11日安全運抵文昌航天發射場。之後，將進行部件測試、垂直總裝與飛船對接，然後進行四次總檢查。

演練測試

2017年3月20日，天舟一號搭載的空間應用系統已進入文昌航天發射中心，並完成了有效載荷自檢和裝船、載荷綜合電測等工作，各有效載荷工作正常、狀態良好。

2017年3月，北京航天飛控中心針對天舟一號任務的長時間運行和推進劑補加等關鍵飛控任務，開展了一系列關鍵技術課題的研究和攻關，並與貨運飛船系統和空間實驗室系統先後進行了兩個階段的地面聯試。同時，北京航天飛控中心和飛控試驗隊進行飛控協同演練，在地面進行了天舟一號任務全過程的各個關鍵控制階段的模擬模擬。在西安衛星測控中心，科技人員對天舟一號飛船進行了碰撞預警和軌道選優。

2017年3月28日，天舟一號貨運飛船順利通過加註前質量評審。

海上測控到位

2017年4月10日上午，將執行天舟一號入軌段和運行段的海上測控通信任務的遠望七號測量船駛離中國衛星海上測控部碼頭前往西太平洋菲律賓海，經過4天的航行后抵達預定海域。這是遠望七號船首次單船執行載人航天海上測控任務。

垂直轉運與射前準備

2017年4月13日，天宮二號/天舟一號飛控試驗隊組織召開任務動員會。

2017年4月17日7時30分，承載著長征七號遙二運載火箭與天舟一號貨運飛船組合體的活動發射平台駛出總裝測試廠房，平穩行駛約2.5小時后，垂直轉運至發射區。後續，將在發射區開展天舟一號貨運飛船與長征七號遙二運載火箭功能檢查和聯合測試工作，完成最終狀態確認后，火箭將加註推進劑。

2017年4月18日，天舟一號發射任務完成最後一次全區合練，標誌著全區各系統具備執行發射任務條件。合練前，技術人員對加註管路、箭體貯箱等火箭全系統進行了氣密檢查，確保密封無跑漏；對燃料貯箱進行了吹除處理，將原有的空氣用液氮進行了置換，起到了潔凈和預冷作用，動力系統和電氣系統檢查全部完成。

2017年4月20日上午7時41分左右，執行發射任務的長征七號遙二運載火箭開始推進劑加註工作，首先加註的是煤油。中午，火箭完成了170立方米的煤油加註工作，開始加註液氧。同時，火箭整流罩開始脫保溫層的工作。之後，液氧將完成約佔總量80%的加註量。發射前5小時時，天舟一號開始進行持續約半小時的裝貨工作。在發射前40分鐘，火箭開始進行液氧補加工作。

發射入軌

2017年4月20日19時41分35.361秒，搭載天舟一號貨運飛船的長征七號遙二運載火箭在中國文昌航天發射場201工位發射升空。約603秒后，飛船與火箭成功分離，進入預定軌道，發射取得圓滿成功。

軌道控制

2017年4月21日上午，天舟一號貨運飛船完成了兩次的軌道控制，飛船的飛行狀況良好，後續還要再進行兩到三次的軌道控制，保證貨運飛船控制到天宮二號的後下方，完成飛船的自動交會對接。

2017年4月21日15時33分，天舟一號完成第三次軌道控制。

2017年4月22日上午，天舟一號完成第五次軌道控制。

第一次自動交會對接

2017年4月22日10時02分，天舟一號轉入自主控制狀態，以自主導引控制方式向天宮二號空間實驗室逐步靠近。

2017年4月22日12時16分，天舟一號與天宮二號對接環接觸。在按程序順利完成一系列技術動作后，對接機構鎖緊，兩個飛行器建立剛性連接，形成組合體。

2017年4月22日12時23分，天舟一號貨運飛船與天宮二號空間實驗室順利完成首次自動交會對接。對接完成後，天舟一號關閉交會對接設備，進行對接通道復壓和檢漏，以及設置組合體運行狀態，並由天宮二號控制組合體轉入天宮二號在後、天舟一號在前的飛行姿態，做好推進劑補加試驗相關準備工作。

第一次推進劑補加試驗

2017年4月23日7時26分，天舟一號與天宮二號組合體開始進行推進劑補加試驗，試驗持續約5天時間。這是天宮二號與貨運飛船進行的第一次推進劑補加，也是我國首次推進劑補加試驗。

2017年4月27日19時07分，天舟一號貨運飛船與天宮二號空間實驗室成功完成首次推進劑在軌補加試驗，標誌天舟一號飛行任務取得圓滿成功。

科學實驗

2017年4月29日，艙內電子學箱在軌完成了第一次加電自檢，順利接收到了飛控中心上注的控制指令1條，控制磁強計、全向電子能譜儀、新型電位主動控制儀均完成了第一次在軌加電自檢，艙內電子學箱加電13分39秒。

2017年5月23日，天舟一號搭載的細胞生物反應器完成科學實驗。

2017年5月31日～6月2日，艙內電子學箱每天在軌加斷電1次，累計接收飛控中心上注的控制指令20條，控制紫外輻射監視單元、可見光監視單元和羽流效應單元完成了第一次在軌加電自檢及各載荷完成初步在軌試驗，艙內電子學箱累計加電27小時0分31秒。截至6月15日，艙內電子學箱在軌工作正常，其在軌累計下傳數據1.19GBytes，其中工程參數216MBytes，科學數據0.98GBytes。

長七遙二二級火箭再入

2017年5月19日03:26左右，發射天舟一號的長征七號遙二二級火箭再入，在中亞地區墜落。

第二次推進劑在軌補加試驗

2017年6月15日18時28分，天舟一號貨運飛船與天宮二號空間實驗室順利完成第二次推進劑在軌補加試驗，進一步驗證了這一關鍵技術的可靠性。組合體已穩定運行54天，期間按程序開展了一系列空間科學實驗和應用技術試驗，任務各項工作進展順利。

本次補加試驗旨在鞏固首次補加試驗取得的技術成果，主要完成了浮動斷接器插合、管路檢漏、燃料貯箱補加、氧化劑貯箱補加、浮動斷接器分離和狀態恢復等工作，整個過程歷時約兩日。

繞飛和第二次交會對接

2017年6月19日9時37分，在地面決策指導下，天舟一號繞飛試驗開始實施。地面首先發送分離指令，天宮二號停控，對接機構解鎖，兩航天器分離。天舟一號按程序逐步撤退至後向5千米，並保持約90分鐘。地面確認航天器狀態正常后，發令控制天舟一號開始繞飛，從後向5千米繞飛至天宮二號前向5千米。在此期間，天舟一號完成偏航180°轉倒飛，天宮二號完成偏航180°轉正飛。

繞飛試驗完成後，天舟一號與天宮二號開始第二次交會對接試驗。天舟一號離開前向5千米停泊點，逐步接近至前向30米，之後與天宮二號對接機構接觸，於14時55分完成與天宮二號的第二次交會對接試驗。

這次試驗的順利完成，鞏固了航天器多方位空間交會技術，對於後續空間站工程建設具有重要意義。

獨立飛行階段

2017年6月21日09時16分，地面發送指令，天舟一號貨運飛船與天宮二號空間實驗室分離；按程序，天舟一號逐步退至前向120米並保持位置，待地面確認狀態正常后，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390公里的近圓軌道上開始獨立運行。

2017年6月21日09時47分，天舟一號完成與天宮二號的撤離，開始進入獨立運行階段。

在此階段，天舟一號繼續開展空間應用和航天技術等領域的多項實（試）驗。

釋放立方星“絲路一號”01星

2017年8月1日15時03分，天舟一號貨運飛船成功在軌釋放一顆立方星—絲路一號科學試驗衛星01星，隨即地面成功捕獲立方星。

本次在軌釋放的立方星絲路一號01星為標準3U結構，安裝在立方星在軌部署發射器內，於今年4月20日隨天舟一號貨運飛船發射升空，已在軌儲存104天，該星的主要任務是開展相關航天新技術試驗驗證。

自主快速交會對接（第三次交會對接）

2017年9月12日23時58分，天舟一號貨運飛船順利完成了與天宮二號空間實驗室的自主快速交會對接試驗。

這是我國載人航天工程空間實驗室飛行任務圓滿成功后組織實施的系列拓展試驗項目之一，旨在驗證貨運飛船的快速交會對接能力，進一步發揮任務的綜合效益，為我國空間站工程後續研製建設奠定更加堅實的技術基礎。

試驗開始前，地面科技人員對天舟一號先後實施了4次軌道控制，保證天舟一號與天宮二號快速交會試驗的初始軌道條件，完成了相關試驗準備。

2017年9月12日17時24分，地面判髮指令，控制天舟一號轉入自主快速交會對接模式，分遠距離自主導引和近距離自主控制兩個階段實施。在遠距離自主導引段，天舟一號自主導引至遠距離導引終點；在近距離自主控制段，天舟一號在天宮二號的配合下，利用交會對接相關導航設備，完成與天宮二號交會。之後，天舟一號與天宮二號對接機構接觸，完成對接試驗，整個過程歷時約6.5小時。

第三次推進劑在軌補加試驗

2017年9月16日20時17分，中國天舟一號貨運飛船與天宮二號空間實驗室順利完成第三次推進劑在軌補加試驗，進一步鞏固相關技術成果。本次補加試驗中，天舟一號根據推進劑使用量動態評估結果與天宮二號後續任務需求，採取只為一組貯箱補加的策略，補加推進劑共約250公斤，整個流程歷時約3天。

與天宮二號分離

2017年9月17日16時15分，在經過近5個月的飛行后，天舟一號貨運飛船按計劃與天宮二號空間實驗室完成分離，繼續開展離軌前的拓展應用和相關試驗。

2017年9月17日15時29分，地面發送指令，天舟一號貨運飛船與天宮二號空間實驗室實施分離。按程序，天舟一號分離至後向120米並保持位置，地面確認狀態正常后，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。

受控離軌再入

2017年9月22日18時左右，天舟一號在完成空間實驗室階段任務及後續拓展試驗后受控離軌再入大氣層。

此前，天舟一號貨運飛船按計劃完成了多項拓展應用和相關試驗，地面科技人員對其飛行狀況進行科學評估后，決策實施離軌。在測控通信系統的精確控制和密切監視下，天舟一號經兩次制動，軌道高度不斷下降，最後進入大氣層燒毀，殘骸隕落至南太平洋。

運力指標對比

天舟一號貨運飛船的近地軌道上行運載能力約為6.5噸左右，其中推進劑補加能力約為2噸。天舟一號運載能力高於俄羅斯聯邦航天局研製的進步號M型(2.5噸)以及日本宇宙航空研究開發機構的H-II運載飛船(6.0噸)，低於歐洲空間局的自動運載飛船(7.6噸)。下行運載能力約為6.0噸左右。載荷比即運載貨物的質量與貨運飛船船體本身的質量之比，天舟一號貨運飛船的載荷比高達48%，高於日歐的貨運飛船。

實際搭載貨物

天舟一號攜帶6噸左右的貨物和推進劑，大大小小有100多個貨包。運送的貨物既包括航天員在軌生活所需的食品、飲水、空氣、航天服結構件、服裝、醫療用品等消耗類物資，又包括各類紛繁複雜的科研設施設備、空間站維修備品備份等等。

總體布局

天舟一號貨運飛船全長10.6米，最大直徑3.35米，起飛質量為12.91噸。

天舟一號由直徑3.35米的貨物艙和直徑2.8米的推進艙組成。貨物艙用於裝載貨物，而推進艙為整個飛船提供動力與電力。推進艙兩側各有一個太陽電池翼，每個翼由3塊板組成。

動力系統

天舟一號共配有25牛、120牛、150牛、490牛發動機4種不同推力量級的36台發動機。其中推進艙後部安裝了4台490N變軌用主發動機，25牛、120牛、150牛3種不同推力量級共32台發動機則用於姿態控制。

推進與補加系統

在推進艙內，常規推進系統和在軌補加系統採用了一體化設計，即擁有兩個獨立設計的推進劑儲箱，不僅為天宮二號攜帶一箱推進劑，用於自身控制的推進劑也可以“轉讓”。在推進系統與補加系統之間通過隔離和溝通，實現推進劑的最大利用，並且在故障情況下互為備份，提高系統的可靠性與安全性。

對接機構

天舟一號貨運飛船對接機構可稱為第二代產品，這次是第二代對接機構的首飛。第二代對接機構必須適應未來空間站建造階段8-180噸各種噸位、各種方式的對接，包括偏心對接。由於天舟一號首次採用了全新研製的國產100伏高壓器件，對接機構控制系統電路也進行了全新的設計。第二代對接機構首次安裝了加油的管路和油槍，用以支持在軌推進劑補加任務。

貨艙結構

天舟一號飛船內部採用了高效承載貨架設計，航天科技五院科研人員設計了獨特的貨架和貨包。貨物艙內壁四周全部設置為貨架，中間留出一條矩形通道供航天員通行，航天員身處貨架通道中，可以隨意走動、轉身、取放貨物。貨架採用基於蜂窩板、碳纖維立梁的梁板結構，形成大量的標準裝貨單元，傳力效果好。

新研製的高科技貨包外觀呈清新的乳黃色，採用新型抗菌防潮防霉布料，可確保貨物在貨包中存放一年。此外，針對不同體積、形狀的貨物，還進行了定製化和系列化設計。

為避免貨物直接與貨架結構相連接，貨包裡面還有一層新研製的防火防潮且防震的泡沫或氣囊袋，這種“貼心”的“軟包裝”設計為裝載對象提供了柔軟、高阻尼、分散式的系統支撐，從而獲得高度隔離/減振的載荷環境。

100多個大小不一的貨包，將確保天舟一號的貨運物資完好地運送到天宮二號。

搭載設備

天舟一號配置了中繼終端設備，通過藉助於我國(天鏈中繼衛星)通訊系統，實現了以天基為主的測控通信體制，減少了對地面站的依賴，擴大了測控通訊覆蓋率，由原來地基為主的測控覆蓋率的20%提高到目前以天基為主的88%。

天舟一號上總共安裝了四台攝像機，從而可以看到艙內外情況。不同的是，攝像機解析度提高了有5倍以上。通過這個高清的網路攝像機和天地一體化的通訊網，地面上的觀眾可以看到更清晰的圖像，並得到更多的細節。

三維數字化設計

天舟一號是首個應用數字化總裝的型號。飛船採用了三維數字化設計技術，建立的全三維模擬分析與協同設計模式已經形成成果並在其他航天器設計領域推廣。

總設計師：白明生

副總設計師：張強（負責控制系統設計）

測控總體主任設計師：姜萍

電總體主任設計師：於磊

天舟一號最大特點是承擔推進劑補加任務。推進劑在軌補加需要5天左右時間。貨運飛船的設計是3到5天完成對接，因為沒人，不用很著急，可以用更多圈次來節省調姿所需的燃料。燃料省得越多，可用於補加的就越多。

以前無人機載人飛船的對接機構主要是電路連接，為了補加燃料，貨運飛船跟天宮二號增加了液體連接，而且推進劑和氧化劑分別有不同介面。燃料補加共有29個步驟，流程十分複雜。出現應急情況還要進行在軌處置，需要地面飛控系統進行複雜的操作。

此次推進劑在軌補加先後進行了補加管路檢漏、天宮二號貯箱氣體回收、推進劑輸送、推進劑吹除等關鍵步驟。在地面操作人員精確控制下，整個在軌補加過程由天舟一號與天宮二號共同配合完成，其中，天舟一號負責貯箱增壓、補加管路檢漏，並向天宮二號輸送推進劑；天宮二號負責貯箱氣體回收，並接收貨運飛船輸送推進劑。

天舟一號將開展快速交會對接試驗，整個過程僅用4到6圈就能完成，此技術成熟后可用於載人飛船對接。

天舟一號上搭載了非牛頓引力實驗等10餘項應用載荷，共40台設備，要進行13項太空試驗。設備可以裝在貨物倉內部或懸掛在船體外側，這樣既提高了空間利用率，也最大程度滿足了不同試驗的需求。

太空實驗

1、微重力對細胞增殖和分化影響研究。主要研究微重力環境對幹細胞增殖分化、生殖細胞分化及骨組織細胞結構功能的影響。

2、兩相系統實驗平台關鍵技術研究。開展微重力條件下流體的蒸發和冷凝實驗研究，認識微重力環境下具有質量交換流體界面動力學複雜特徵與相變傳熱特殊規律，為中國空間站兩相系統實驗櫃和流體科學實驗載荷研發奠定技術基礎。

3、非牛頓引力實驗檢驗的關鍵技術驗證。將在軌測試高精度靜電懸浮加速度計的工作性能，獲得的在軌試驗結果將會對我國“衛星重力測量”“空間引力波探測”等空間計劃提供重要的技術支撐。

4、主動隔振關鍵技術。項目在軌進行六自由度磁懸浮主動隔振關鍵技術驗證；同時為非牛頓引力實驗檢驗關鍵技術驗證裝置提供高於飛行器平台1至2個數量級的微重力環境；該實驗在中國國內屬首次，力圖為空間站高微重力實驗平台的研製奠定技術基礎。

絲路一號科學試驗衛星01星是由西安測繪研究所（地理信息工程國家重點實驗室）作為工程總體負責總體論證設計，航天恆星技術有限公司負責整星研製的對地觀測微納衛星，搭載中國科學院西安光學精密機械研究所研製的航天全色相機，西安電子科技大學研製的星上數據處理與傳輸載荷。

該立方星為標準3U結構，具有體積小、重量輕、功能密度高的特點，搭載總重量不超過1千克的輕小型可見光相機和我國自主研製的首顆宇航級高速圖像壓縮晶元“雅芯-天圖”。整星收攏尺寸僅為330毫米×100毫米×100毫米，質量不超過4.5千克，設計軌道高度400公里，具備光學遙感對地觀測能力，是“絲路微小衛星群對地觀測系統”的首發星，擔負微小衛星群技術試驗與演示驗證任務，將實現微小衛星關鍵技術的有效突破，是絲路微小衛星群效能發揮的起點。

絲路一號01星的釋放試驗是我國首次通過飛船系統採用在軌儲存方式釋放立方星，完成了非火工品裝置的分離解鎖技術、部署發射器與立方星間介面匹配技術以及部署發射器製造的材料和工藝保證技術驗證，為後續我國空間站開展微納衛星部署發射及在軌服務奠定了技術基礎。

按照計劃，天舟一號在發射入軌后，將進入高度約380公里的運行軌道。入軌兩天後，即在4月22日中午12點左右，將與天宮二號完成首次交會對接。之後，天舟一號與天宮二號組成的組合體將進行2個月的在軌飛行，完成3次推進劑在軌補加試驗，同時測試貨運飛船對組合體的控制能力。這一階段任務完成之後，天舟一號飛船撤離天宮二號，從另一側與天宮二號進行二次對接。

完成繞飛試驗以後，天舟一號就與天宮二號再次分離，兩個飛行器將獨立飛行3個月，這期間，天舟一號主要完成搭載的空間科學試驗。而在這三個月的末期，天舟一號還要與天宮二號進行最後一次對接，驗證自主快速交會對接技術，要求兩個航天器在6個小時左右實現對接。

期間，天舟一號工作時間將達到5個月左右。在完成既定任務后，天舟一號將受控離軌，隕落至南太平洋。

天舟一號飛行任務，是載人航天工程空間實驗室飛行任務的收官之戰，對於空間站工程後續任務順利實施具有極為重要的意義。天舟一號任務的圓滿成功，突破和檢驗了空間站貨物補給、推進劑在軌補加、自主快速交會對接等一系列關鍵技術，為我國空間站研製建設和運營管理積累了重要經驗。這標誌著我國載人航天工程第二步勝利完成，也正式宣告中國航天邁進“空間站時代”。

天舟一號任務突破和掌握推進劑在軌補加技術，填補了我國航天領域的空白，實現了空間推進領域的一次重大技術跨越，為我國空間站組裝建造和長期運營掃清了能源供給上的障礙，使我國成為世界上第三個獨立掌握這一關鍵技術的國家。

天舟一號填補了我國空間貨物運輸系統空白。我國載人航天工程實施25年來，先後建立了載人天地往返、交會對接、空間實驗室等核心繫統。天舟一號任務的完成將使中國具備向在軌運行航天器補給物資、補加推進劑的能力。這一能力，是確保未來中國空間站在軌長期載人飛行的基本前提。空間貨物運輸系統，是空間站建造的關鍵要素和重要基礎之一。

天舟一號填補了我國載人航天器型譜化設計的空白。天舟系列貨運飛船作為空間貨物運輸的航天器，按照模塊化思路搭建平台型譜，不同的貨物艙模塊與推進艙模塊組合，構成“全密封”、“半開放”和“全開放”貨運飛船，有利於今後的貨運飛船區別不同類型的貨物運輸需求進行針對性生產。

天舟一號開創了載人航天任務天基測控體製為主的飛行控制先河。在過往的載人航天任務中，對航天器的跟蹤、測控以及在軌異常的及時監測處置，主要依賴陸基測控站和海基測量船。

2017年12月，天舟一號貨運飛船入選“2017年度中國媒體十大流行語”。

入選理由：天舟一號貨運飛船是中國首個貨運飛船，於2017年4月20日19時41分35秒在文昌航天發射中心由長征七號遙二運載火箭成功發射升空，並於4月27日成功完成與天宮二號的首次推進劑在軌補加試驗，這標誌天舟一號飛行任務取得圓滿成功。天舟一號貨運飛船由中國空間技術研究院（中國航天科技集團五院）研製，具有與天宮二號空間實驗室交會對接、實施推進劑在軌補加、開展空間科學實驗和技術試驗等功能。天舟一號任務也是我國空間實驗室任務的收官之戰。