天宫二号（英文名：Tiangong-2）是中国载人航天工程发射的第二个目标飞行器，也是中国首个具备补加功能的载人航天科学实验空间实验室，由中国空间技术研究院抓总研制。天宫二号是在天宫一号备份目标飞行器基础上改进研制而成，采用实验舱和资源舱两舱构型，全长10.4米，最大直径3.35米，太阳翼展宽约18.4米，重8.6吨，设计在轨寿命不小于2年。主要任务是接受载人飞船和中国货运飞船访问，开展空间科学实验和相关技术试验，验证空间站建造和运营相关关键技术。

天宫二号于2016年9月15日在酒泉卫星发射中心发射升空；2019年7月16日终止数据服务；2019年7月19日受控离轨并再入大气层，落入南太平洋预定安全海域。飞行任务期间，天宫二号与神舟十一号、天舟一号货运飞船进行了多次交会对接，并开展了一系列空间实验，充分验证了航天员中期驻留太空的能力、推进剂在轨补加技术，为建造空间站奠定基础。

作为中国首个空间实验室，天宫二号突破并掌握了中期驻留载人宜居环境设计技术、推进剂补加、人机协同在轨维修技术等关键技术，实现了交会对接、航天员中期驻留、推进剂补加、组合体控制与管理、航天医学实验、空间科学与应用，以及空间站技术验证多任务融合设计与动态规划。支持开展了诸如冷原子钟等多达14项空间科学应用试验，突出体现了中国空间实验室的综合应用效益。

1986年，邓小平批准实施“863”计划，计划以载人飞船开始起步，最终建成中国的空间站。1992年9月21日，中国载人航天工程正式立项，并确定按照“三步走”的战略实施。第一步，发射载人飞船，建成初步配套的试验性载人飞船工程，开展空间应用实验；第二步，突破航天员出舱活动技术、空间飞行器交会对接技术，发射空间实验室，解决有一定规模的、短期有人照料的空间应用问题；第三步，建造空间站，解决有较大规模的、长期有人照料的空间应用问题。

2010年9月25日，中国共产党中央政治局常务委员会委员会议批准《载人空间站工程实施方案》，载人空间站工程正式启动实施。载人空间站工程分两个阶段实施：在2016年前后，研制并发射8吨级空间实验室，突破和掌握航天员中期驻留、再生式生命保障以及中国货运飞船补加等空间站关键技术，开展一定规模的空间应用；在2020年前后，研制并发射基本模块为20吨级舱段组合的空间站，突破和掌握近地空间站组合体的建造和运营技术、近地空间长期载人飞行技术，开展较大规模的空间应用，为经济社会发展提供先进的空间技术平台。

2011年9月29日，天宫一号发射升空，先后与神舟八号飞船、神舟九号、十号飞船进行6次交会对接，完成了各项既定任务，为中国载人航天发展作出了重大贡献。作为中国首个目标飞行器和空间实验室，天宫一号的任务就是为空间站的研制积累经验。

2011年，天宫一号研制完成时，同时生产了一个一键备份器，随着天宫一号任务的成功，备份器解除了原来的使命。在天宫二号研制时，研制团队为了降低研制成本、加快研制进度，决定在天宫一号备份器的基础上研制生成天宫二号。因为备份器在地面上存放已久，研制团队对设备和材料进行了寿命试验，更换了一些非金属材料，对设备做了延长寿命的处理，确保天宫二号质量的可靠性。

2013年3月6日，中国载人航天工程总设计师周建平表示：“‘天宫二号’预计将在两年左右的时间发射，由于‘天宫一号’状态良好、可能延期‘服役’，两座中国‘天宫’或将并存太空、比翼齐飞。”

2014年3月，中国载人航天工程总设计师周建平向外界公布了中国将实施天宫二号空间实验室任务。

2014年9月10日，时任中国载人航天工程办公室副主任杨利伟在太空探索者协会第27届年会上向外界透露了天宫二号任务详细规划，其中包括天宫二号空间实验室将于2016年发射升空，并与随后发射的神舟十一号载人飞船和天舟一号货运飞船实现空间交会对接，进一步突破和掌握推进剂在轨补加等空间站关键技术，开展一定规模的空间应用。

2014年9月，天宫二号空间实验室、长征七号运载火箭、天舟系列货运飞船，以及神舟十一号、长征二号系列运载火箭F运载火箭等主要产品进入研制关键阶段，航天员地面训练和地面设施设备准备工作，包括空间站组成模块中的核心舱和两个实验舱研制工作也正在按计划进行。海南航天发射场基本完工，具备发射条件。

2015年1月，中国载人航天工程网发布消息称：“天宫二号空间实验室空间应用系统载荷设备已完成安装，并交付电测。”这是空间实验室本阶段总装的标志性节点。

2015年7月，用于发射天宫二号的长二F火箭开始总装。

2016年3月8日，中国载人航天工程总设计师周建平表示：“今年年中至明年上半年，我国将实施载人航天工程空间实验室任务，验证未来空间站关键技术。目前天宫二号已完成总装，各系统正在紧张备战。”

2016年4月15日，天宫二号空间实验室完成大型试验后的总装并交付电测。本阶段电测完成之后，天宫二号将具备出厂条件。

接受神舟十一号载人飞船的访问，完成航天员中期驻留，考核面向长期飞行的乘员生活、健康和工作保障等相关技术；接受天舟一号货运飞船的访问，考核验证推进剂在轨补加技术；开展航天医学、空间科学实验和空间应用技术，以及在轨维修和空间站技术验证等试验。

天宫二号是在天宫一号备份目标飞行器的基础上改进研制而成，全长10.4米，最大直径3.35米，太阳翼展宽约18.4米，重8.6吨，采用实验舱和资源舱两舱构型，设计在轨寿命不小于2年。舱内宇航员活动的范围约为16到18立方米，可满足两名航天员居住生活。

前舱为实验舱，是全密封环境。天宫二号与神舟十一号对接完成后，航天员的工作、生活都将在该舱进行。后舱则是资源舱，主要内置推进系统、电源系统，以及保障动力和能源供应。

为成功实现航天员中期驻留，天宫二号研制团队对实验舱进行全新宜居环境设计。这些设计旨在提高航天员的生活质量和降低工作负荷，同时改善睡眠环境和娱乐条件。宜居技术主要包括内部装饰、舱内活动空间规划、视觉环境与照明、废弃物处理、物品管理和无线通话等几个方面。

在内部装饰方面，天宫二号用地板取代了地毯，让地面变得更受力，还在白色地板上布有些许灰色的点，以防止航天员产生视觉疲劳。在舱内活动空间规划方面，天宫二号将实验舱空间分为睡眠区和工作区，并安装了多功能平台，航天员可在这个平台上吃饭、看书、工作。睡眠区还采取了降噪技术，以提高航天员睡眠质量。在视觉环境与照明方面，舱内灯光采用米黄色的色调，亮度可以手动调节，并为每个航天员安装了床前灯。为了方便航天员在舱内借力活动，增加了硬质扶手，并配置了腰部扎带，扎带两头设有固定环，只要两边固定住，航天员四肢均可解放。还设计了无线头戴，以实现无线通话等。天宫二号的天地通信能力也得到了优化。航天员不仅可以接收图片和视频，还能观看地面上的电视节目、电影等，这大大提高了他们的娱乐条件。

资源舱不仅能为天宫二号提供所有的动能和电能，航天员维持生命的氧气也储存在这里。改装资源舱的过程非常复杂，涉及到在舱体上钻孔、切削等机械加工操作。工程技术人员首先需要把资源舱上的设备、热控多层、电缆、管路、报废的支架等全部拆除，然后在舱上钻孔，安装支架，再把沿用的管路和设备、电缆、新增的管路和设备、热控多层等重新安装到舱上。为了严格控制风险，在正式改装资源舱之前，上海航天技术研究院工程技术人员首先改装了初样天宫一号结构热控资源舱，进行了支架拆除、管路拆除、设备拆除、单舱振动试验、整器力学试验、EMC测试试验等共计20项技术验证工作，为正式改装资源舱积累了丰富经验。

天宫二号由长征二号系列运载火箭FT2运载火箭发射升空。长征二号FT2运载火箭与之前的长征二号FT1运载火箭技术状态基本一致，为进一步提高安全性与可靠性，进行了部分技术状态更改。

长征二号F运载火箭是中国专门用于载人航天的二级运载火箭，由中国运载火箭技术研究院抓总研制。长征二号F运载火箭包括发射目标飞行器的“T”系列和载人飞船的“Y”系列两个太空状态。“T”系列火箭由箭体结构系统、动力系统、控制系统、利用系统、遥测系统、外安系统、故检系统、附加系统和地面支持系统共计9个系统组成。从外形上看，“T”系列的没有逃逸塔装置，整流罩尺寸比较大，达到4.2米，而“Y”系列的火箭整流罩只有3.8米。

天宫二号在酒泉卫星发射中心发射升空。酒泉卫星发射中心位于中国西北的巴丹吉林沙漠边缘，中心区域内多是戈壁和沙漠，人烟稀少，200干米以内基本为无人区，地势开阔，安全性好，是天地往返运输系统理想的回收着陆场所；距海岸线远，可以充分利用已基本形成的陆上航天测控网。气候干燥少雨，雷电日少，一年四季多晴天，容易满足发射条件，可为航天发射提供良好的自然环境条件，每年约有300天可以进行发射试验。

在天宫二号任务中，由中国电子科技集团有限公司研制的测控通信网提供测控通信，这个测控网由多个地面测控站、中继卫星和远望号测量船航天测量船组成。为确保测控通信信号准确传送，中国电科将试验任务IP网从专线模式升级为IP模式，覆盖了东风卫星发射中心以及全国40余个站，实现了网络的宽带化、一体化和通用化，极大地提高了测控信息传输能力。

天宫二号独自在轨运行20多天，要对天宫二号运行轨道进行精确预报，用以往常规的技术手段无法满足精度要求。北京市跟踪与通信技术研究所组成专家团队与参试单位联合建立了起更为精确的预报模型和参数，最终达到满足任务需求的精度，并通过在轨运行的天宫一号飞行器进行了可行性和可靠性验证。

相比天宫一号，除了图像传输，参加此次任务的统一测控系统又增加了话音通信功能；中国电子科技集团有限公司第54研究所研制的天地通信系统拥有20兆带宽通信能力，在满足工作需要的同时，还可让航天员在天上看电视，上网，玩手机，甚至能够与地面的亲人实现面对面交流通话。

作为中国首个真正意义上的太空实验室，天宫二号除了要验证航天员在轨中期驻留，还要开展14项空间科学和应用实验，这也是中国载人航天史上空间科学任务最多的一次。利用其实验室平台的支持能力，空间应用系统安排了一批体现科学前沿和战略高技术发展方向的科学与应用任务。主要涉及微重力基础物理、微重力流体物理、空间材料科学、空间生命科学、空间天文探测、空间环境监测、对地观测及地球科学研究应用以及应用新技术试验等八个领域。具体包括空间冷原子钟实验、综合材料制备实验、维管植物培养实验，伽玛暴偏振探测等空间科学实验与探测项目；宽波段成像光谱仪，空地量子密钥分配试验、伴随卫星飞行试验等应用和新技术试验项目等。除了伽玛暴偏振探测是与国外科学家合作联合研究外，其余13项科学实验将全部由中国科学家自主完成。航天员搭乘神舟十一号飞船与天宫二号对接后，也会直接参与操作其中的两项实验，分别是综合材料制备实验和高等植物培养实验。

为节省宝贵的电资源，天宫二号的“空调系统”无需使用压缩机，利用外层空间的冷背景和单相流体回路的热量收集和传递功能，将密封舱内的仪器设备产热、化学产热和航天员产热共计几千瓦的热量，通过辐射器排散到外太空。而“基于单相流体回路的热总线技术”将整器需要降温的设备热量收集起来，把这部分废热传递到需要补热的低温结构上，省去了低温结构补热的电加热功耗，实现了空间实验室的热量综合管理和高效利用。这套“空调系统”功率仅有220W左右，实现了高效节能的空调系统。此外，针对空间实验室阶段目标的诸多变化，设计师们为热控系统增强了适应能力，实现了压气机温度接口的精确控温和密封舱温度的精确调节。而智能化的热控核心控制设备实现了热控设备在轨故障的自主诊断、隔离和处置，实现了“空调系统”的高可靠性。

飞船密封件

与以往飞船密封件相比，天宫二号作为中国第一个真正意义上的空间实验室，它的系列密封件留轨运行时间更长，产品规格更多，安全性、稳定性要求更高。除了要求密封性能安全可靠外，还要求材料安全无毒，能经受住-70到200℃高低温交变、高真空、强紫外辐射、带电粒子辐照和原子氧侵蚀等各种复杂环境的长期考验。针对特殊环境下的性能要求，中国航天科技集团公司四院四十二所在原有飞船密封件工艺上确立了稳定胶料配方性能的工艺新方法，通过对胶料配方的综合性能优化和炼胶工艺的选择，使不同硬度的材料性能全面达标。天宫二号密封件形状各异、规格不一，大的密封圈直径有一米多，小的有十几毫米，而且有些形状在飞船密封件中从未涉及。这就要求研制人员专门为天宫二号量身打造精度更高的模具和独特的成型工艺。他们根据天宫二号密封件的特殊要求，把每一个密封件的形状、结构啃了个遍，为每一个异形件创新了独特的机械加工工艺，实现了天宫二号数十多种模具设计的一次到位，密封件尺寸精度完全满足要求，超差范围不超过0.01毫米。中国航天科技集团四院四十二所为总体方提供的高性能密封样件，分别进行了高真空、紫外辐照、粒子辐照、原子氧和空间综合环境等试验，结果表明：该所研制的天宫二号密封件，各项性能满足满足设计要求，材料寿命大于30年。

密封舱结构方案

天宫二号是一个外部真空、内部1个大气压的结构，漏气量是评价其安全性的重要指标。针对最容易漏气的观察舷窗、开关舱门等部件，设计师们根据各种结构特点设计了安全可靠的密封结构，其中最关键的便是密封圈。为了面对太空中温度变化更加激烈而导致的老化问题，设计人员从配方开始，再到其结构形式、结构设计，通过大量细致实验，最终取得了成功。飞船的结构形式由于焊点成千上万，长期在轨时，点焊部位容易出现腐蚀，对结构寿命造成极大威胁。对此，设计师们对国际空间站和和平号空间站的结构形式和原材料进行了充分调研，结合中国国内工艺水平和原材料供应能力，提出了“整体壁板式”密封舱结构方案。此外，由于结构重量占据了飞船的大部分重量，曾一度让研制工作陷入困境。对此，设计师们邀请多位跨型号的结构设计专家，对方案进行了多次优化，最终使结构重量降低了20%多。

航天器在轨运行期间，需要消耗推进剂来维持轨道和姿态。但航天器发射时所携带的推进剂的量是一定的，推进剂消耗完毕，也就意味着航天器寿命的终结，而推进剂补加技术则突破了这种局限。通过推进剂补加，可以大大延长航天器寿命。

天宫二号在轨期间和天舟一号货运飞船交会对接后要开展推进剂在轨补加技术验证。科研团队突破国外技术封锁，完成了一系列核心技术及关键设备攻关，并通过多轮地面试验验证，其中压气机及浮动断接器等均是中国国内首创。完成对天宫二号首次推进剂补加后，后续还要实施两次补加。为保持管路清洁，进行后续多次补加，需对补加管路里的推进剂进行吹除，吹除过程中尽可能不污染飞行器表面。在太空真空环境下吹除液体推进剂，中国国内尚无先例，推进剂在吹除过程中经历的与地面完全不同的复杂环境及物理变化过程需要摸索。研制团队经过多轮推进剂吹除试验，确定了吹除方案，包括吹除压力、吹除速率、吹除口的型面状态等各项技术指标，经验证可用于在轨补加后的推进剂吹除，确保后续“太空加油”的顺利进行。

推进剂在轨补加技术的突破，标志着中国成为世界上第二个掌握在轨推进剂补加技术的国家，实现了中国空间推进领域的技术跨越，为后续空间站建设奠定了坚实基础。

天宫二号设计了多个自主安全控制模式。长管飞行期间，天宫二号推进安全模式、对日定向安全模式、辐射器泄漏自主控制安全模式、能源安全模式均处于使能状态。若在测控区外发生故障，可自主切至安全模式进入相对安全的运行状态，在进入测控区后进行故障处置，保证天宫二号平台安全和受控离轨。为确保延寿天宫二号飞行期间在轨运行安全，快速应对在轨突发事件，还专门制定有在轨故障预案，确保紧急时刻处置及时、准确到位。

2016年7月7日，天宫二号空间实验室按流程完成了出厂前所有研制工作，从北京启程，经铁路运输，于9日安全运抵酒泉卫星发射中心载人航天发射场，开展发射场区总装和测试工作。

2016年8月3日，发射天宫二号空间实验室的长征二号系列运载火箭FT2火箭按流程完成了出厂前所有研制工作，从北京启程，经铁路运输，于6日安全运抵中国酒泉卫星发射中心发射场，开展发射场区总装和测试工作。

2016年9月9日8时35分，承载着长征二号系列运载火箭FT2运载火箭与天宫二号空间实验室组合体的活动发射平台驶出总装测试厂房，平稳行驶约1.5小时后，垂直转运至1.5公里外的发射区。这标志着天宫二号空间实验室任务正式进入发射阶段。

2016年9月15日22时04分，搭载天宫二号的长征二号FT2运载火箭，在中国酒泉卫星发射中心点火发射，约575秒后，天宫二号与火箭成功分离，进入预定轨道，发射取得圆满成功。起飞后约10分钟器箭分离，进入近地点200公里、远地点350公里的初始轨道，之后变轨进入高度约393公里的轨道，进行在轨测试。

2016年10月19日，神舟十一号飞船经过多次变轨后以自主导引控制方式与天宫二号成功实现交会对接。6时32分，航天员景海鹏、陈冬先后进驻天宫二号。11月17日12时41分，神舟十一号飞船与天宫二号成功实施分离，两个航天器分离后，神舟十一号飞船首先撤离至120米停泊点保持位置，状态确认正常后，在地面指令控制下逐渐远离天宫二号。在这次任务中，神舟十一号与天宫二号组合体共飞行30天，创造了中国人在太空驻留的时间新纪录。与天宫一号与神舟飞船之前进行的空间交会对接和组合体飞行相比，这次任务进行了进一步提升，除了时间更长之外，还升级了光学成像敏感器和照明设备，提高了交会对接的可靠性和效率。此外，还全面检验和测试了生命保障系统，积累了更多经验。

2017年4月22日12时23分，天舟一号货运飞船与天宫二号顺利完成自动交会对接，这是天宫二号首次与货运飞船进行交会对接。天舟一号是中国自主研制的首艘货运飞船，于4月20日晚在中国文昌航天发射场发射升空。

2017年4月23日7时26分，天宫二号与天舟一号进行的首次推进剂补加。4月27日19时07分，首次推进剂在轨补加完成，实现了“太空加油”技术突破。这是中国实施的首次太空推进剂补加试验，标志着空间实验室飞行任务全部完成，中国载人航天工程“三步走”发展战略第二步全面收官。

2017年6月15日，天舟一号货运飞船与天宫二号完成第二次推进剂在轨补加试验。这次补加试验旨在巩固首次补加试验取得的技术成果，主要完成了浮动断接器插合、管路检漏、燃料贮箱补加、氧化剂贮箱补加、浮动断接器分离和状态恢复等工作，整个过程历时约2天。

2017年6月19日，天舟一号完成与天宫二号的绕飞和第二次交会对接试验。这次试验的顺利完成，巩固了航天器多方位空间交会技术，对于后续空间站工程建设具有重要意义。

2017年6月21日9点47分，天舟一号货运飞船按计划与天宫二号实施撤离，开始进入独立运行阶段。

2017年9月12日，天舟一号完成与天宫二号的自主快速交会对接试验。

2018年9月15日，天宫二号圆满完成了在轨运行2年的目标，取得了阶段性胜利。

2019年7月16日，天宫二号终止数据服务。

2019年7月19日21时06分，天宫二号受控离轨并再入大气层，少量残骸落入南太平洋预定安全海域。标志着中国载人航天工程空间实验室阶段全部任务圆满完成。

作为中国真正的空间实验室，天宫二号空间实验室搭载了全新的空间应用载荷设备，载荷数量及规模都超过了以往中国各次载人航天任务。天宫二号装载了空间冷原子钟等14个空间应用载荷，涉及对地观测和空间地球科学、空间天文、微重力基础物理、微重力流体物理及空间材料科学、空间生命科学和空间环境与空间物理等多个领域。

空间冷原子钟

空间冷原子钟由中国科学院上海光学精密机械研究所（中科院上海光机所）研制，主要目的是在微重力环境下，建立将原子气体冷却到PK量级的空间冷原子物理实验平台，进行前沿基础物理研究，争取重大科学突破，带动应用的重大变革和巨大进步。

空间冷原子钟采用激光冷却原子并与微波作用，实现频率稳定度10-16的国际领先水平。空间冷原子钟作为在空间的最高精度的原子钟，可以成为空间的时间基准，这种基准可以广泛的应用于在空间运行的各类原子钟，包括导航系统的星载原子钟。同时，能对地面钟实现超高精度的比对，从而实现提高全球的时间同步精度。

液桥热毛细对流实验

液桥热毛细对流实验装置由中国科学院力学研究所研制，主要目的是开展大Prandtl数液桥热毛细对流稳定性相关问题的研究，发现和认识在空间微重力环境下热毛细对流的失稳机理问题，拓展流体力学的认知领域，取得具有国际先进水平的研究成果；突破并掌握微重力环境下的液桥建桥、液面保持和失稳重建等空间实验关键技术，进一步提升中国微重力流体科学的空间实验能力和技术水平。

综合材料实验

综合材料实验装置由材料实验炉、材料电控箱和材料样品工具袋三个单机构成。整个装置共约27.6kg重，最大功耗不到200W，能实现真空环境下最高950℃的炉膛温度。主要目的是通过研究半导体光电子材料、金属合金及亚稳材料、新型功能单晶、纳米材料及复合材料等材料，揭示在地面重力环境下难以获知的材料物理和化学过程的规律，获得优质材料的空间制备技术和生产工艺，指导地面材料加工工艺的改进与发展。

三维成像微波高度计

三维成像微波高度计是国际上第一次实现宽幅海面高度测量并能进行三维成像的微波高度计，由中国科学院国家空间科学中心研制。能够获得海洋干涉相位图，并由此得到三维海洋形态观测结果，为海平面高度测量、海浪等海洋环境探测提供更有效的手段；在陆地应用时能够获得三维地形信息。可开展海洋动力环境参数监测、海洋预报等海洋领域应用研究，陆地地形测量，陆地冰川监测、内陆宽水体监测等陆地领域应用研究。

空间环境与物理探测

空间环境监测及物理探测分系统简称空间环境分系统，由中国科学院国家空间科学中心研制，包含带电粒子探测器和轨道大气探测器；具有监测舱外各个方向的电子、质子等粒子的强度和能谱的能力，具有监测轨道大气密度、成分及其时空分布变化，监测原子氧剥蚀及气体污染效应的能力。空间环境与物理探测为空间环境预报、空间环境变化机理研究以及空间实验室、飞船和航天员的安全保障提供准实时监测数据。

维管植物培养实验

中国科学院上海技术物理研究所提供的高等植物培养箱具备在轨培养单元和样品返回单元，能够为植物生长提供必需的水分供给以及光照、温度控制，具备实时可见光图像和荧光图像获取功能，构成了现代的迷你太空温室，为研究植物在太空的生长发育提供支持。通过对两种实验样品在长日照植物和短日照植物的空间生长，获取微重力条件下植物由营养生长向生殖生长转变过程的规律，揭示光周期诱导开花的分子机理、种子贮藏物质积累机制，为阐明重力在维管植物生命活动中的调控作用提供依据。研究空间密闭生态系统中高等植物的生长发育，从本质上研究植物对空间微重力环境的响应，特别是植物在空间微重力环境中的响应与适应的本质，从而发展从分子水平改造植物的新方法，可为建立受控生态生命保障系统提供依据。

宽波段成像光谱仪

宽波段成像光谱仪由中国科学院上海技术物理研究所研制。宽波段成像光谱仪是新一代宽波段、宽视场和“图谱合一”的光学遥感器，是中国国内外首次在单台仪器上，实现了可见光高光谱、短波红外和热红外多光谱大视场全推扫成像的组合集成功能。宽波段成像仪在可见近红外具有通道可编程、在短波和热红外谱段具有多光谱探测的推扫式成像仪。在轨飞行期间，主要针对中等（偏高）地面分辨率、大尺度地物目标监测，适宜开展内陆湖泊、陆地和大气探测，以及对海洋和海岸带水色、水温的观测。

量子密钥分配试验

空-地量子密钥分配试验进行空间实验室与地面终端之间空-地量子密钥分配试验，验证基于偏振态的量子密钥分发技术，检验空-地量子密钥分配的原理；突破并掌握空-地量子信道保持、量子密钥分发和提取等关键技术，突破信息传输安全保障瓶颈。空地量子密钥分配试验突破并验证量子密钥生成、分配、提取、光信道保持等重大关键技术，发展先进量子调控科学技术，保持中国在该领域的领先地位，为未来建立对国家安全和经济发展极端重要的信息安全系统。中国科学技术大学潘建伟团队联合国科大杭州高等研究院院长王建宇团队，通过“天宫二号”和四个卫星地面站上的紧凑型量子密钥分发（QKD）终端，实现了空对地量子保密通信网络的实验演示。相关研究成果以论文形式，刊登在2022年8月国际知名学术期刊《光学》上。

伽玛暴偏振探测仪

伽玛暴偏振探测仪采用创新的康普顿效应的散射角信息探测宇宙伽玛射线偏振状态。具有对天体的剧烈暴发及瞬变现象（主要是伽玛暴和太阳耀斑）偏振测量的功能，以及宽视场、宽能量范围探测和伽玛暴定位能力。在高能天文领域开辟伽玛射线偏振探测新窗口，对国际天文学热点之一的宇宙伽玛射线暴和高能天文学产生重大影响，获得新发现。为研究伽玛暴本质、宇宙结构、起源和演化等天体物理研究前沿热点领域取得突破开辟新途径。

2016年10月23日7时31分，天宫二号成功释放伴随卫星。天宫二号伴随卫星是一颗微纳卫星，是天宫二号试验任务的一部分。伴随卫星由上海微小卫星工程中心研制，采用了小型化，轻量化，高功能密度的设计，重约47kg，尺寸相当于一台打印机大小。天宫二号伴随卫星搭载多个试验载荷，并具备较强的变轨能力，具备了开展空间任务的灵活性与机动性。天宫二号伴随卫星在轨任务期间开展了对空间组合体的飞越观测等试验，为主航天器的技术试验提供支持，并拓展空间技术应用。

2016年12月，“天宫二号空间实验室”入选美国《时代》周刊2016年度世界25项最佳发明，这是该榜单首次出现来自中国的航天器产品。

2016年12月28日，“天宫二号任务创新团队”入选2016年度国防科技工业十大创新人物（团队）。

2017年1月3日，“中国成功开展天宫二号和神舟十一号载人飞行”入选2016年中国航天十大新闻和世界航天十大新闻。

天宫二号发射全面开启中国空间实验室任务，为中国空间站建设打下重要基础。——央视网

天宫二号被称为中国第一个真正意义上的空间实验室，也是目前中国载人飞行时间最长的一个航天器。在完成发射之后，它将在太空完成三大任务——航天员中期驻留；推进剂在轨补加；在轨维修技术试验。天宫二号的系统设计是模块化的，也就是说它出现问题时可以快速更换和在轨维修，这在国内空间领域属于首创。——新京报

发射天宫二号是全面完成空间实验室阶段任务的关键之战，将为中国后续空间站建造和运营奠定坚实基础、积累宝贵经验，对于推进中国载人航天事业持续发展，具有十分重要的意义。——武平（中国载人航天工程办公室原副主任）

和国际空间站（ISS）相比，“天宫二号”的确没那么显眼。但是，国际空间站是15个国家合作建立的，其中还包括美俄这样的航天强国，而“天宫二号”是由中国独立研发的，并且这距离中国第一次把人送上太空仅仅十余年。——美国《时代》周刊

天宫二号发射成功，神舟十一号载人飞船和天舟一号货运飞船才能相继进入太空。可以说，天宫二号具有承上启下的作用。天宫二号的发射成功，标志着中国即将迈入空间站时代。——朱枞鹏（天宫二号总设计师）