天宫一号（Tiangong-1），为中国载人航天工程发射第一个目标飞行器，是中国第一个空间实验室，也是中国迈入航天“三步走”战略的第二步第二阶段。
发射运行
任务前期
2009年1月25日，天宫一号模型在2009年的春节联欢晚会上展示亮相，介绍中国空间站未来任务及内容。
2010年5月14日，中国载人航天工程第十八次大总体协调会在北京召开，会议讨论确定了交会对接飞行任务规划、天宫一号及神舟八号飞行任务纲要，协调了各系统间重大技术问题。
运送发射
2011年7月23日，天宫一号发射火箭长征二号F运载火箭运抵酒泉卫星发射中心。
2011年9月28日，天宫一号完成发射火箭长征二号FT1火箭的推进剂加注工作。
2011年9月29日，天宫一号发射升空，并进入预定轨道。
2011年9月30日，天宫一号完成首次变轨任务，升至更高的运行轨道。
神八对接
2011年11月3日，天宫一号与神舟八号完成中国首次空间飞行器自动交会对接任务，并进行了二次自动交会对接，形成组合体。
2011年11月4日，天宫一号与神舟八号组合体完成第一次轨道维持工作。
2011年11月13日，神舟八号与天宫一号组合体在距地面高度约343千米的近圆轨道上偏航180度，建立倒飞姿态。
2011年11月14日，天宫一号与神舟八号组合体完成第二次对接试验工作。
2011年11月15日，天宫一号与神舟八号组合体完成了最后一次轨道维持工作 。
2011年11月17日，天宫一号与神舟八号组合体进行解体工作，天宫一号转入长期运行管理模式，完成对接任务。
神九对接
2012年6月18日，天宫一号与神舟九号完成自动交会对接工作，建立刚性连接，形成组合体。
2012年6月19日，天宫一号与神舟九号组合体完成组合体交会对接后的第一次轨道维持。
2012年6月21日，天宫一号与神舟九号组合体在太空中完成了第一次姿态调整，从交会对接的倒飞状态进入正常飞行姿态，形成天宫在后正飞，飞船在前倒飞的组合体标准飞行模式。
2012年6月22日，天宫一号与神舟九号组合体正常飞行状态下，航天员在空间实施对飞行器的姿态控制，完成手动姿态控制试验，同时完成轨道数据更新、飞行程序注入等工作。
2012年6月27日，天宫一号与神舟九号组合体完成各项飞行控制工作，并进行天地通话工作。
2012年6月28日，天宫一号与神舟九号组合体分离，完成与神舟九号对接任务。
神十对接
2013年6月13日，神舟十号与天宫一号实现自动交会对接，两飞行器建立刚性连接，形成组合体。航天员入驻天宫一号。
2013年6月25日，神舟十号与天宫一号组合体成功分离，飞船从天宫一号目标飞行器上方绕飞至其后方，并完成近距离交会。
2013年6月25日，神舟十号自动撤离天宫一号，完成对接任务。
完成使命
2016年3月16日，天宫一号正式终止数据服务，全面完成了历史使命。
2018年4月2日，天宫一号再入大气层，再入落区位于南太平洋中部区域，绝大部分器件在再入大气层过程中烧蚀销毁。
飞行任务
飞行程序
1、天宫一号在酒泉卫星发射中心发射。经两次变轨后进入高度约350千米的近圆轨道，并完成飞行器平台在轨测试。
2、在神舟飞船发射前，目标飞行器（天宫一号）开始降轨调相，进入高度约343千米的对接轨道，等待与飞船交会对接。
3、天宫一号在轨飞行期间，将分别与神舟八号、神舟九号和神舟十号飞船进行交会对接，形成刚性连接的组合体。
4、组合体飞行任务结束后，天宫一号与飞船分离。
5、待飞船返回后，天宫一号升轨到高度约370千米的近圆轨道，转入长期在轨运行管理模式，开展空间科学与技术实验，并等待下次交会对接。
6、天宫一号寿命末期，主动离轨，陨落南太平洋。
主要任务
1、天宫一号作为交会对接目标，与神舟八号、神舟九号以及神舟十号配合完成空间交会对接飞行试验。
2、保障航天员在轨短期驻留期间的生活和工作，保证航天员安全。
3、开展空间应用、空间科学实验、航天医学实验以及空间站技术实验。
4、初步建立短期载人、长期无人独立可靠运行的空间实验平台，为建造空间站积累经验。
任务目的
1、研制发射天宫一号目标飞行器，与神舟飞船共同完成航天器空间交会对接飞行试验。
2、运行短期有人照料的载人空间试验平台，进行航天员空间驻留试验，以及载人空间站关键技术验证。
3、进行对地遥感、空间环境和空间物理探测、空间科学实验、航天医学实验及空间技术试验。
技术状态
舱体组成
天宫一号目标飞行器为全新研制，采用实验舱和资源舱两舱构型，全长10.4米，舱体最大直径3.35米，起飞质量8506千克，舱体最大直径达3.35米，设计在轨寿命2年。
实验舱主要负责航天员工作、训练及生活，为全密封环境，内设睡眠区，以及航天员保持骨骼强健的健身区。该舱由密封舱和非密封后锥段组成，最大直径3.35米，轴向长度6.4米，密封舱有效活动空间约15立方米，非密封后锥段安装遥感试验设备。
实验舱前端安装被动对接机构及交会对接测量合作目标，与飞船对接后，可形成直径0.8米的转移通道。
资源舱的主要任务是为天宫一号的飞行提供能源保障，并控制飞行姿态；主要为柱状非密封舱，配置推进系统、太阳电池翼等，为空间飞行提供动力和能源。舱体直径2.775米，轴向尺寸3.2米。电池翼展开后总长18.405米。
天宫一号由改进型长征二号F/T1火箭发射；该型号火箭在原长征二号F火箭的基础上，研制了新型整流罩，并对助推器、控制系统和故障检测系统等进行了改进，提高了运载能力和入轨精度。火箭全长52米，起飞质量49.3万千克，运载能力8600千克。
测控通信
测控通信系统由两颗天链一号中继卫星、16个中国国内外陆基测控站、3艘测量船，以及北京飞控中心和西安测控中心组成。
对接目标
神舟八号为改进型载人飞船，沿用返回舱、推进舱和轨道舱三舱结构，全长9米，舱段最大直径2.8米，起飞质量8082千克，具备自动和手动交会对接与分离功能。
发射火箭为长征二号F遥八火箭，是在原长征二号F火箭基础上，对助推器、控制系统、故障检测处理系统等进行了改进，提高了可靠性和入轨精度；火箭全长约58米，起飞质量约497000千克，运载能力不小于8130千克。
神舟九号与神舟八号技术状态基本一致，为进一步提高安全性与可靠性，进行了部分技术状态更改。飞船全长9米，舱段最大直径2.8米，起飞质量不大于8130千克。
发射火箭为长征二号F遥九火箭，全长约58米，起飞质量约496820千克，运载能力不小于8130千克。
神舟十号飞船主要由推进舱、返回舱和轨道舱组成，与神舟九号飞船技术状态基本一致，飞船全长9米，舱段最大直径2.8米；飞行速度约每秒7.9千米，每小时飞行2.8万千米 。
发射火箭为长征二号F遥十火箭，全长约58米，起飞质量约496820千克。
飞行运载
天宫一号主要搭载物品有：
1、航天食品，包括蔬菜、肉类、水果和复水汤等，其中，大部分为实验品，不可食用。
2、实验舱搭载体育锻炼设施和娱乐设施，以及提前收录有影音节目的笔记本电脑。
3、一枚中国结、四种濒临灭绝的植物种子和300面国际宇航联合会会旗。
技术成果
关键技术
天宫一号作为空间实验室的重要组成部分，其关键技术为“空间交会对接”；该技术是追踪飞行器和目标飞行器在预定的空间轨道交会，并在结构上连成一体的过程。。
空间交会对接主要有三个方面的作用：
1、用于大型空间设施的建造、运行和维修。
2、用于为长期在轨运行的空间设施提供物资补给、人员运输和空间救援。
3、是用于登月和深空探索等航天任务。
首次交会对接任务具有四个方面的难点：
1、技术要求高。发射神舟飞船的运载火箭入轨精度指标比工程前期有大幅提高；载人飞行器在轨寿命要求大幅提高。
2、新技术采用多。首次使用了运载火箭高精度迭代制导技术，组合体控制和管理技术等。
3、验证难度大。由于受地面环境和试验条件限制，部分新研设备在空间环境下的功能性能指标无法得到全面真实的验证，尚需通过飞行试验考核。
4、组织实施复杂。由于任务持续时间长，发射次数多，整体性、时效性和关联性强，交会对接过程关键事件多、决策点多，对任务组织指挥、各系统协同工作提出了前所未有的挑战。
技术创新
作为一种全新的载人航天器，天宫一号实验舱采用整体壁板结构，不同于以往的蒙皮加筋结构，能够保证壁板的加工、成型、焊接等精度，进而保证舱体结构精度及各设备安装接口的位置精度，是产品研制过程中的难点之一。
天宫一号采取了振动时效技术，实现产品的在线去除应力，使壁板零件在加工中的变形得到有效控制。
由于壁板被铣成了网格状，大量的材料都要被切除，材料的利用率不到10%，而且厚度不均匀，采用传统的成型技术很容易造成壁板开裂。
为此，在这方面，天宫一号采用了新的成形工艺方法，解决零件厚度突变无法成形的工艺难题。
天宫一号的实验舱主结构为整体壁板焊接结构，为了解决现有焊接方法存在焊接缺陷多、合格率低、变形大、精度低等问题，首次在航天正样产品上应用了变极性等离子弧焊接工艺（VPPA）。
该技术专门为铝合金焊接而开发，具有焊接质量好、焊缝窄、变形小等优点，被称为“零缺陷焊接”。
太空保障
为了保障天宫一号飞行及交会对接的成功实施，飞行器采用13个分系统组成，分别为：
科研成果
1、天宫一号开展了地球环境监测、空间环境探测、复合胶体晶体生长等3方面的科学实验，并获得大量珍贵实验数据和一系列空间实验成果。
2、安装在天宫1号上的高光谱成像仪运行顺利，成功拍摄大量高光谱图像数据，分别提供给中国国土资源部、国家海洋局及中科院遥感所等单位。
3、天宫一号承载的高能粒子辐射探测器和轨道大气综合探测器，可实时监测轨道大气密度、成分、质量及其时空分布变化，为空间环境预报及其变化机理研究、目标飞行器和航天员安全保障提供准实时监测数据。
4、天宫一号空间应用系统开展了太阳与地磁活动指数的中期预测等研究，其成果已成功应用于中国首次载人交会对接任务的空间环境预报。
5、在天宫一号上进行的复合胶体晶体生长与相变实，是中国首次采用可见光衍射方法实现胶体晶体结构解析，其中大部分技术可直接应用于空间材料、生命、流体等科学实验,并为空间站寿命等项目进行了关键技术验证。
任务意义
天宫一号的发射标志着中国迈入中国航天“三步走”战略的第二步第二阶段；同时也是中国空间站的起点，标志着中国已经拥有建立初步空间站，即短期无人照料的空间站的能力。（《科技视界》 评）
天宫一号作为载人航天空间应用实验 平台，共进行了地球环境监测、空间环境探测、复合胶体晶体生长三个方面的科学实验，获得了大量宝贵的实验数据，这些数据广泛应用于国土资源、林业、农业、油气、矿产、海洋、城市热岛、大气环境探测、材料科学等领域的研究。（中国载人航天官网 评）