天宫空间站

天宫空间站（又名中国空间站）是中国从2021年开始建设的一个模块化空间站系统，为人类自1986年的和平号空间站及1998年的国际空间站后所建造的第三座大型在轨空间实验平台，是人类目前在轨的两个空间站之一，亦是21世纪人类新建造的首座空间站。基本构型由天和核心舱、问天实验舱和梦天实验舱三个舱段组成。
作为中国载人航天工程“三步走”发展战略中的“第三步”，天宫空间站的在轨建造以2021年4月29日天和核心舱的成功发射为开始标志。经过2021年至2022年间的多次飞行任务，在发射多艘天舟货运飞船、神舟载人飞船及问天实验舱和梦天实验舱与核心舱对接后，天宫空间站关键技术验证和建造阶段规划的12次发射任务于2022年底全部圆满完成，三舱基本构型在轨建成，并在神舟十五号与神舟十四号任务交接期间首次实现了一期“三舱三船”的最大构型与最大承载人数。
按计划，天宫空间站于2023年正式转入常态化运营模式，国际合作项目载荷也已陆续进入空间站开展实验。
早在中国空间站工程的全面开展之前，中国就有了以古代传说和神话中出现的名称来命名运载火箭和航天器的习惯，如月球探测器被命名为“嫦娥”、火星探测器被命名为“萤火”、太空飞机被命名为“神龙”、乃至载人火箭长征二号F被赋以“神箭”的别称等等。在此之前中国多以革命、历史事件等政治相关的寓意进行命名，如运载火箭家族被命名为“长征”，卫星平台被命名为“东方红”、科学探测卫星系列命名为“实践”等等。
时任中国载人航天工程办公室主任王文宝曾在2011年的一篇演讲中表示：“面对工程取得的辉煌成就，面对工程未来美好的宏伟蓝图，我们感到，中国载人航天应当有一个更加鲜明、富有特色的标识，未来中国空间站应当有一个更加响亮、鼓舞人心的名称”。同年4月，为满足技术管理和对外宣传的需要，中国载人航天工程办公室开展了中国空间站征名活动，对社会公开征集空间站及其各个组成舱段的名称。
2013年10月31日，经过公众的投稿、投选，同时结合科研人员与专家的意见，中国载人航天办公室正式对外宣布了空间站工程各航天器系统的命名选取结果：
2016年4月，中国载人航天工程总设计师周建平在一次座谈会上表示，原定由实验舱Ⅱ承担的天文观测功能将改为由独立的光学舱承担，并命名为“巡天”；而实验舱Ⅱ的名称则被改为“梦天”。
天宫空间站是国家级太空实验室和国际科技合作交流平台，目标是建成和运营近地载人空间站，使中国能独立掌握近地空间长期载人飞行技术, 显著提升中国在国际科学技术领域的影响力。具体任务包括：
2010年9月25日，中共中央总书记胡锦涛主持召开中共中央政治局常委会会议，批准《载人空间站工程实施方案》，正式启动载人空间站工程。首个目标是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，此即“第二步”的第二阶段，以2017年4月天舟一号成功完成首次推进剂在轨补加试验为标志结束。后个目标是在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，这个即为载人航天工程规划中的“第三步”，也就是后来得到正式命名的“天宫”空间站工程。
2011年4月，中国载人航天工程办公室在中国空间站征名活动中正式公布中国空间站将采用三舱基本构型，由一段核心舱、两段实验舱组成。其中核心舱全长约18.1米（后缩减为16.6米），实验舱每个长约14.4米（后增长为17.9米），三舱最大直径均为约4.2米，发射质量均为20-22吨。根据官方提供的图片，该早期方案中的核心舱与太阳翼的外形与和平号空间站十分相似。2013年征名活动结果公布时，官方揭示实验舱Ⅱ将搭载中国的天文望远镜，因而命名为“巡天”。
2012年3月，中国空间站完成了立项综合论证转入方案设计阶段，首先将空间站组合体作为一个整体进行系统方案设计，得到对各组成舱段的技术要求，然后再据此开展各舱段方案设计。
2014年6月，中国空间站结束方案设计阶段工作，转入初样研制阶段，首先开展了天宫空间站系统详细方案设计，然后各舱段并行开展详细方案设计和试验测试验证工作。
2016年4月，中国载人航天工程总设计师周建平表示原定由实验舱Ⅱ搭载的天文望远镜将被分离为一个单独的舱段，与空间站共轨飞行，原本的传统太阳翼也被更先进高效的柔性太阳翼所取代。2018年11月，改进后的天和核心舱的完整模型在珠海中国国际航空航天博览会上展出。
2018年5月，载人航天工程第三批预备航天员选拔工作启动，其中为了满足空间站工程任务需要增加了航天飞行工程师和载荷专家两个类别。這期間天宮號也不是一帆風順，由於長征五號早期型的意外，研究所也克服過一些困難，從事後來看，定位異常與改進火箭，導致了3年左右的工期延誤。2020年5月5日18时00分，为中国载人空间站工程研制的长征五号B运载火箭搭载新一代载人飞船试验船和柔性充气式货物返回舱试验舱，在中国文昌航天发射场首飞升空并将载荷组合体送入预定轨道，中国载人航天工程“第三步”随之开启。2020年10月1日，第三批预备航天员选拔工作结束，共有18名预备航天员（含1名女性）最终入选，包括7名航天驾驶员、7名航天飞行工程师和4名载荷专家。
2020年，为验证中国空间站系统设计的正确性和空间站组合体的各飞行器之间接口的协调性，天和核心舱、问天和梦天两个实验舱，以及天舟货运飞船、神舟飞船在天津航天城组织了五舱联试，联试持续了100多天，每艘船测试1000~2000个小时。
中国空间站各舱段在初样阶段和正样阶段，分别进行了力学试验、热试验、三舱联试试验和舱段转位专项试验等大型试验。
2019年9月，天和核心舱完成初样研制，转入正样研制阶段。
2020年12月，问天实验舱完成初样研制，转入正样研制阶段。
2021年4月，梦天实验舱完成初样研制，转入正样研制阶段。
2021年1月，空间站天和核心舱、天舟二号货运飞船、空间应用系统核心舱任务产品分别顺利通过载人航天工程主管部门组织的出厂评审。2月22日，执行天和核心舱发射任务的长征五号B遥二运载火箭运抵文昌航天发射场，与先期已运抵的天和核心舱一起按计划开展发射场区总装和测试工作。4月23日，天和核心舱与长征五号B遥二运载火箭的组合体被顺利转运至发射区。4月29日，空间站首个组成部分天和核心舱由长征五号B火箭从文昌飞船发射场发射升空。
中国空间站建设于2021年4月正式开工，规划的11项任务包括3次模块发射、4次载人飞行和4次自主货运飞行。其中載人部分，同年5月29日，天舟二号自主货运飞船发射至天和核心舱，为神舟十二号乘员组的发射，负责测试天和各项系统，以及貨運，以为未来运行做准备。
2021年6月17日，神舟十二号团队与空间站对接，成为天宫站首批访客，首次乘员任务就开始了核心舱的检查和关键技术的验证。7月4日，刘伯明和汤洪波身穿第二代“飞天”舱外航天服开始了他们的首次太空行走，为空间站配备了舱外活动（EVA）设备，例如脚部约束装置与天和核心舱机械臂站立平台。神舟十二号指令长聂海胜留在站内测试机械臂动作。刘伯明和聂海胜于2021年8月20日完成第二次太空行走，在空间站外安装了各种装置，包括热控系统、全景相机等设备。
2021年9月16日，神舟十二号乘员进入返回飞船，从天和核心舱分离。在离开轨道之前，机组人员进行了各种径向交会 (R-Bar) 机动以环绕空间站飞行。 他们在从不同角度接近天和的同时测试了制导系统并记录了照明情况。机组人员当天降落在东风着陆场。一个月前抵达发射场的天舟三号货运飞船立即转运至发射工位，开始执行下一次补给任务，標誌著首次載人任務的完成與接力。
空间站关键技术验证阶段是空间站建造与发展过程的首个阶段。
空间站建造阶段是空间站建造与发展过程的第二个阶段。
空间站应用与发展阶段，原称“空间站运营阶段”，是中国空间站建造发展的第三个阶段，也是空间站当前所处在的阶段。本阶段预计将持续10年以上。
发射并对接扩展舱段，扩展舱段为多功能节点舱。
天宫空间站的设计在轨寿命约为10年，但视具体使用和损耗情况可以延长至15年以上。在其服役末期，天宫空间站将在受控状态下主动脱离其运行轨道，并再入大气层烧毁。在此之前最后一批空间站的全体驻留人员将会撤出天宫并搭乘装载有防高温涂层的乘员返回舱返回地球。而空间站本身并没有前述的隔热罩，因此大部分结构都将在大气层中燃尽。但因空间站相较其他航天器体量更大，预计仍会有少量残骸撞击地面，故诸如尼莫点在内等无人区届时将成为其落点的主要选择目标。
天宫空间站的基本构型已確定由一段核心舱和两段实验舱组成T字构型。
在天宫空间站的基本构型成功组建后，可根据需求以核心舱前端的預留接口为基础进行舱段扩充。目前其具体細節均尚未確定，但根据官方公布的有限信息来看，基本可以确认将会在现有的丁字构型的基础上增加論證中的新技術舱段。
此前坊间盛传中国空间站将通过改造使用已发射三舱的备份舱段来增建组成空间站“干”字型的扩展构型。在该设想方案中，三段扩展舱处于核心舱的前端，组成小“Ｔ”字型。首先扩展舱A后端与核心舱前端对接成十字型，扩展舱B和C与扩展舱A前端的左右处对接成干字型。载人飞船再对接于扩展舱的正前端。另可依据需求增配第二艘载人飞船以备紧急返回使用，对接于核心舱前端下方。长期乘航天员人数提高到6人以上，达成长久不断续的空间常驻，各艙模塊也可以汰舊換新，其最大规模可达180吨。除该方案之外也有过对中意合作建造扩展舱段的说法。
对于扩展舱段的外观细节的首次官方透露是在航天新征程全网主题活动于2022年12月20日公布的一期《中国空间站等你来出差》系列思政课，从视频中出现的CG画面可以看出该舱段是一种节点舱，但其结构却近似现有的天和核心舱，设计上同样可分为大柱段和小柱段。其后又于2023年2月24日中举办的“逐梦寰宇问苍穹——中国载人航天工程三十年成就展”开幕式中披露更多信息，称其为“具备节点舱功能的多功能舱段”。
目前天宫空间站共规划了1个共轨飞行模块，即“巡天光学舱”（又称巡天太空望远镜），
天宫空间站现时配置了共4套机械臂，其中除了问天、梦天实验舱所搭载的2套用于舱位转移的空间站转位机构之外，剩余的核心舱大机械臂（即“天和机械臂”）和实验舱小机械臂均可用于支持舱外作业及协助航天员出舱活动等任务，两者在必要的时候还可以连接形成联臂以进行一些远距离高精度的舱外作业。
天和核心舱配置的机械臂是目前中国同类航天产品中复杂度最高、规模最大、控制精度最高的空间智能机械系统。其展开长度为10.2米，最多能承载25吨的重量。其肩部设置了3个关节、肘部设置了1个关节、腕部设置了3个关节，每个关节对应1个自由度，具有七自由度的活动能力。机械臂可承担的任务包括：
核心舱机械臂还具备“爬行”功能，通过末端执行器与目标适配器对接与分离，同时配合各关节的联合运动，从而实现在舱体上的爬行转移。
问天实验舱配置了一个小机械臂。该臂长度约为5米，也有7个自由度，可与核心舱的大机械臂通用适配器。相比天和核心舱的大机械臂，小机械臂负载能力约为大臂的1/8，但末端定位精度更高，位置精度优于大臂的五倍，姿态精度优于大臂的两倍，是目前全世界精度最高的空间站机械臂，能够完成精度要求更高的精细操作。除此之外，小机械臂还能与大机械臂形成组合机械臂，可以覆盖更广的舱外作业范围，完成设备在舱外载荷平台上的安装。
两个实验舱前方各配置一个转位机构，用以与天和核心舱节点舱的转位基座配合将实验舱以平面式转位方式转移到天和核心舱的侧向停泊口。转位机构由上海航天技术研究院研制，能对23吨重的实验舱进行移动操作，并通过缓冲耗能装置实现精准定位。
中国空间站的首次转位操作由问天实验舱在2022年9月30日完成，这是世界首次以平面式转位方案完成航天器的转位动作。
天宫空间站上所使用的对接机构曾在空间实验室阶段进行过相关测试。它的对接通道直径约为800 mm（31英寸），标准对接机构的质量为310千克，被动对接机构的质量则为200千克。虽然其在技术上主要基于俄罗斯的APAS-89/APAS-95对接系统的设计（NASA称之为APAS对接机构的一种“克隆”），但有关中国的对接机构标准与国际空间站上基于APAS标准的一系列对接机制之间是否存在兼容性的问题则一直存在较为矛盾的说法。
该对接机构系统在神舟八号和天宫一号的对接测试任务上被首次使用。
天宫空间站首次采用了大面积可展收柔性太阳电池翼，其中天和核心舱的单翼翼展为12.6米，双翼展开面积可达134平方米，是柔性太阳翼首次应用于中国航天器上，有着体积小、展开面积大、功率重量比高的特点，可在低轨道上为空间站供能十年。
而两个实验舱的柔性太阳翼则更为巨大。问天实验舱的太阳翼全部展开后的翼展超过55米，每侧的太阳翼展开面积超100平方米，每天平均发电量超过430度。天和核心舱的太阳翼未来将被分别转移到两个实验舱资源舱的尾部，空间站的发电工作将全部交由实验舱完成。
天宫空间站的天和核心舱配置了四台霍尔电推进发动机，这是人类载人航天器上首次使用电推进，电推进具有比冲高的优势并且能够根据需要适时启动并长期运行，可大大降低空间站用于轨道维持的燃料消耗。
为了保证航天员与地面测控站间通信的实时畅通，空间站使用了中国空间技术研究院的第三代中继终端产品，通过与中继卫星天链一号和天链二号建立中继链路，实现中继通信。该终端采用了集成化、模块化的设计思路，在保证传输信号质量的同时，方便航天员维修更换。
CSSARC是中国空间站的业余无线电有效载荷，由中国无线电协会业余无线电分会（CRAC）、上海宇航系统工程研究所（ASES）和哈尔滨工业大学（HIT）提出。安装在梦天实验仓仓壁。 有效载荷的第一阶段能够利用甚高频（VHF）/超高频（UHF）业余无线电波段提供以下功能：
该有效载荷将为全世界的无线电爱好者提供资源，以便与机上的宇航员进行联系或相互交流。它还将发挥激励学生追求科学、技术、工程和数学的兴趣和职业的作用，并鼓励更多的人对业余无线电感兴趣。
科学实验柜安装在空间站的密封加压舱中，目前密封舱内为载荷提供25个实验机柜空间，这些机柜则可在轨更换和滚动使用。
酒泉卫星发射中心是中国最早建造的运载火箭发射试验基地，唯一被用于长征二号F运载火箭及神舟载人飞船的发射工作。文昌航天发射场作为中国最新建成、最先进的航天发射场，承担了新型运载火箭长征七号系列与长征五号系列的发射工作。
和此前唯一用于执行载人航天任务的酒泉卫星发射中心相比，天宫空间站的主发射场文昌航天发射场采用了“新三垂模式”，将前端测发控设备安装在活动发射平台内，仅一次对接就可完成箭地连接工作，比采用“旧三垂模式”的火箭在发射区的射前准备时间缩短了3天。
长征五号B运载火箭从2012年开始按中国运载火箭研制流程和中国载人航天工程要求立项研制，是中国航天科技集团公司在长征五号运载火箭的基础上，按照通用化、系列化、组合化思想设计，通过移去芯二级和级间段并延长整流罩等发展而来的一款大型运载火箭。长征五号B运载火箭的整流罩长达20.5米，直径5.2米，为中国火箭之最，足以容纳下全长16.6米、最大直径4.2米的核心舱段，其近地轨道运载能力为25吨，达到了发射空间站舱段的要求。
2018年11月，长征五号B通过初样转试样研制阶段评审，进入试样研制阶段。长征五号B遥一运载火箭于2019年4月完成第一个部段级产品，7月开始总装，11月总装完成，并于2020年5月5日首飞成功。2021年4月29日11时23分，长征五号B遥二运载火箭成功发射天和核心舱。2022年7月24日14时22分，长征五号B遥三运载火箭成功发射问天实验舱。
神舟飞船早期型并没有设计对接机构，轨道舱的尽头是附加段，安装有各种科学设施。2005年底，神舟八号首次对接缓冲试验在上海成功。2011年，第一艘量产型神舟飞船神舟八号发射成功，并与天宫一号目标飞行器交会对接。自2011年至2016年，第一批次4艘量产型神舟飞船先后完成了与天宫一号、天宫二号的交会对接，实现最长驻留30天。
2017年11月解放军报的报道中表明，中国航天科技集团五院502所当时已经开始研制第二批次的神舟飞船，相较于第一批次，包含了一系列技术创新，比如将天舟一号上已经实现的自主快速交会对接技术移植到载人飞船上。2021年6月17日15时54分，神舟十二号载人飞船采用自主快速交会对接模式成功对接于天和核心舱前向端口。
着陆场系统需要在载人飞船返回舱的返回着陆段完成测控通信，搜索、寻找着陆后的返回舱，救援航天员，回收返回舱和有效载荷，并提供着陆场区的通信和气象保障服务的任务。此系统由主着陆场、副着陆场、陆上应急搜救、上升段海上应急搜救、通信和航天员医监医保六部分组成。
目前中国设有东风着陆场和四子王旗着陆场两个着陆场，作为载人飞船返回舱、返回式卫星等返回的着陆地。在中国载人航天工程前期，神舟飞船均返回于四子王旗着陆场，而在神舟十二号任务之后，东风着陆场被设为主着陆场使用。
天宮計畫中，還有訂做一些民營公司研究的前沿產品也被採用進來，失重狀態下肌力維持的國產運動器材，以及两台特製微波爐等產品。飲食則安排個人菜單，由於在軌道上沒有固定時區的概念，天空上的日期使用北京時間為主，並按表操課，替未來登月計畫做先期分析。據稱，無線上網速度還可與地面相仿，休假之餘也不缺娛樂，3個太空艙基本完整供應太空人生活所需。
截至2023年10月 (2023-10)，天宫空间站任务已经执行了6次载人发射任务，有17名航天员访问过空间站。未来将会有来自世界各地的宇航员参与载人任务 。
天宫空间站配有3套第二代“飞天”舱外航天服，编号为A、B、C，标识色带颜色分别为“国旗红”、“太空蓝”和“国旗黄”，其中A和B随天和核心舱上行，自神舟十二号第一次出舱活动（总第1次）起开始使用；C则由天舟三号运送至天宫空间站，自神舟十三号第一次出舱活动（总第3次）起开始使用。
2021年7月4日，神舟十二号乘组中的刘伯明、汤洪波执行了在天宫空间站的首次舱外活动，总时长6小时46分钟。
截至2024年12月 (2024-12)，天宫空间站已经进行了17次出舱活动。其中2024年12月17日，神舟十九号乘组中的蔡旭哲、宋令东执行的出舱活动，时长约9小时6分钟，创造了人类单次太空出舱时长的新纪录。在此之前，纪录是被2001年的STS-102任务保持在8小时56分钟。
除了空间站舱段的在轨组装之外，天宫空间站的无人发射任务主要是天舟货运飞船的定期在轨货物补给任务，自天舟三号起发射频率通常保持在每年1至2次。
天宫空间站的各个组成部分和各项任务主要在北京航天飞行控制中心进行操作和监测，包括航天器在轨监测、再入，以及舱外活动。
在2011年4月，尽管在中俄欧三方此前共同声明称要在太空中保持国际合作和多边沟通，美国宇航局仍然拒绝了中国参与国际空间站计划的请求，此后中国加速了自主建设空间站的相关计划进程。
2011年中国载人航天工程办公室与意大利航天局曾就载人航天领域和意大利参与中国载人空间站的建设等领域方面的合作展开了审议，并同时讨论了相关科学研究。此后双方于2011年11月签署了初步合作协议，内容涵盖天地运输、通信、地球观测等领域的合作。2019年，意大利的高能宇宙辐射探测实验（英語：High Energy cosmic-Radiation Detection(HERD)）预定将在中国空间站上进行。法国、瑞典、俄罗斯等国预计也将参与天宫空间站的国际合作项目。
2016年3月，中国载人航天工程办公室与联合国外层空间事务厅签订了围绕中国空间站应用开展合作的《框架协议》和《出资协议》，通过向外空司提供资金和中国空间站设施资源，为各成员国的专家团队提供利用中国空间站开展空间科学实验与应用的机会。
2017年2月22日，中国载人航天工程办公室和意大利航天局签署了一项与载人航天领域相关的长期合作协议。由于意大利在国际空间站的建造和运营方面的经验使其在载人航天领域的技术处于国际领先地位，因此该协议具有重要意义，标志着意大利对中国发展自主空间站计划的高度重视。 欧空局于2017年开始与中国方面合作进行载人航天训练，其最终目标是将欧洲的宇航员送往天宫空间站。
2018年5月28日，中国载人航天工程办公室与联合国外空司向联合国各成员国正式发布了联合起草的《邀请在中国空间站上开展空间科学实验的第一轮合作机会公告》等合作文件，广泛征集合作项目，以进一步培育和促进载人航天国际合作，为世界各国创造更多利用中国空间站开展应用实验的机会并从中受益。 2019年6月12日，第一批项目入选结果公布，共有来自17个国家（比利时、中国、法国、德国、印度、意大利、日本、肯尼亚、荷兰、挪威、墨西哥、波兰、秘鲁、俄罗斯、沙特阿拉伯、西班牙和瑞士）、23个实体的9个项目成功入选。
2023年1月23日，欧空局在巴黎举行的年度新闻发布会上，欧空局总干事明确表示當前缺乏预算和没有政治意愿参与中国空间站的项目，将会继续支持国际空间站的活动。有报道推测可能是受到2019年以来新冠疫情、2022年俄烏戰爭影響。
在空间站核心舱发射成功之后，部分歐美媒体以及航天权威机构曾就长征五号B遥二运载火箭遗留在轨道上的一级火箭失控残骸表达了担忧和抗议，批评的声音主要集中为，长五B应该更换设计，设立国际监管规范，也有论调认为中国并没有尽力减少火箭末级再入对地面人员造成的风险，并指责关部门没有公开透明的公布信息。事实上，从长征5号B遥二火箭开始，中国载人航天工程办公室在芯级再入前数小时即公布了火箭末级的轨道数据、预计的再入时间，以及预计再入区域中心点的经纬度。
2021年12月初，联合国和平利用外层空间委员会的网站发布一份消息，中国政府曾向联合国秘书长发出照会，要求投诉SpaceX的星链卫星两次接近中国空间站运行轨道的行为。基于安全考虑，中国空间站进行了紧急机动以避免碰撞。曾有媒体就此事咨询了SpaceX，但SpaceX官方目前尚未回应。部分中国大陆的网民对此表示不满，认为这是将廉价卫星作为太空武器使用的行径，而美国方面在于2022年1月28日发往联合国外层空间事务办公室的照会中则否认存在这些危及空间站的变轨行为。