天宫二号（Tiangong-2），为中国载人航天工程发射第二个目标飞行器，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。
发射运行
发射准备
2016年7月7日，天宫二号从北京启运。
2016年7月9日，天宫二号完成了出厂前的研制工作，经铁路运输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6号，发射天宫二号的长征二号F T2运载火箭抵达东风场区。
2016年9月9号，天宫二号长征二号F T2运载火箭垂直转运至发射区。
2016年9月14日，天宫二号发射火箭完成长征二号FT2火箭的推进剂加注工作。
2016年9月15日，天宫二号在酒泉卫星发射中心发射升空。
2016年9月16日，天宫二号实施两次轨道控制，进入在轨测试轨道。
神十一对接
2016年10月19日，天宫二号与神舟十一号完成自动交会对接，形成组合体，神十一航天员入驻。
2016年10月23日，天宫二号释放伴随卫星。
2016年11月17日，天宫二号与神舟十一号实施分离，完成快速变轨控制验证试验。
天舟对接
2017年4月22日，天宫二号与天舟一号完成对接任务，形成组合体。
2017年4月27日，天宫二号与天舟一号完成首次推进剂在轨补加试验工作。
2017年6月19日，天宫二号与天舟一号完成绕飞以及第二次交会对接试验工作。
2017年6月21日，天宫二号与天舟一号组合体分离。
2017年9月12日，天舟一号与天宫二号完成自主快速交会对接试验任务。
完成使命
2019年7月16日，天宫二号终止数据服务。
2019年7月19日，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。
飞行任务
飞行程序
1、天宫二号发射后，进入近地点200千米、远地点350千米的初始轨道。
2、变轨进入到高度约380千米的运行轨道。
3、天宫二号与神舟十一号对接后，在天空二号驻留30天，加上独立飞行3天，总飞行时间33天。
4、与神舟十一号脱离，天宫二号恢复至长期运行轨道，转入独立运行模式，继续开展空间科学实验和应用技术试验，并等待参加天舟一号飞行任务。
1、通过两天的时间与天舟一号进行交会对接，形成组合体，进行两个月的在轨飞行，完成各项任务。
2、天舟一号撤离天宫二号，在另一侧与其进行对接，完成绕飞实验。
3、组合体再次分离，转入独立运行模式。
1、天宫二号受控离轨并再入大气层，落入南太平洋预定安全海域。
主要任务
天宫二号主要任务包括两个方面：
1、开展较大规模的空间科学实验和空间应用试验，以及航天医学实验；
2、考核验证航天员中期驻留、推进剂补加、在轨维修等空间站建造运营关键技术。
任务目的
1、接受神舟十一号的访问，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；
2、接受天舟一号的访问，考核验证推进剂在轨补加技术；
3、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。
技术状态
舱体组成
天宫二号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2年。
为满足推进剂补加验证试验需要，天宫二号在天宫一号目标飞行器备份产品的基础上，对推进分系统进行了适应性改造；为满足中期驻留需要，对载人宜居环境进行了重大改善，具备支持2名航天员在轨工作、生活30天的能力。
天宫二号由长征二号F T2运载火箭发射；该火箭是专门用于载人航天的二级运载火箭，全长52.03米，起飞重量489.1吨，运载能力8.6吨。
对接目标
神舟十一号与神舟十号飞船技术状态基本一致，根据任务和产品研制需要，部分技术状态进行了更改，停靠天宫二号执行30天组合体飞行任务，具备独立飞行5天的能力。
长征二号F T2与之前的T1火箭、Y11火箭与之前的Y10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运载火箭为捆绑式二级液体运载火箭，芯级直径3.35米，捆绑4枚助推器，助推器直径2.25米。
天舟一号为全密封货运飞船，采用货物舱和推进舱两舱构型，设计在轨寿命1年，飞船全长10.6米，最大直径3.35米，最大装载状态下重量达13.5吨，由货物舱和推进舱两舱结构组成，运载能力为6吨。
飞行运载
天宫二号搭载14项约600公斤重的应用载荷，以及航天医学实验设备和在轨维修试验设备，其中主要搭载的物品有：
1、空间冷原子钟是国际上首台在轨运行的冷原子钟，根据在轨测试结果推算冷原子钟日稳定度达到7.2E-16。
2、中欧联合研制的伽玛暴偏振探测仪（POLAR）是国际首台宽视场、高效率的专用宇宙伽马射线暴偏振探测仪器。
3、太空养蚕、双摆实验、水膜反应等3个香港中学生太空科技设计大赛获奖的实验项目。
技术成果
技术创新
1、在密封舱漏率、结构形式及结构重量方面开展了多项大胆创新，提出了“整体壁板式”密封舱结构方案，使结构重量降低了20%多。
2、研制出了直径3米多的薄壁飞船结构，满足大空间及轻巧结实的要求，同时制定出严格的生活区和仪器区噪声控制指标，以最大限度把噪声控制在最小的指标范围之内。
3、针对空间实验室阶段目标的诸多变化，为热控系统增强了适应能力，实现压气机温度接口的精确控温和密封舱温度的精确调节；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。
太空保障
1、装载了空间科学研究与空间探测、对地观测及地球科学研究和应用新技术试验等领域的14项空间应用载荷，以及航天医学实验设备，将开展多项空间科学试验活动；
2、对推进分系统管路进行适应性改造，增加配置压气机等设备，用于同货运飞船配合完成推进剂补加技术验证；
3、对载人宜居环境进行了优化设计，改善了就餐和睡眠环境，增加了锻炼设备和娱乐设施，这些变化，可以使航天员30天的天宫生活更加舒适、更加便利、更加丰富多彩；
4、搭建了由机、电、液等部件组成的液体回路验证系统，以及机械臂操作试验终端等，开展在轨维修试验，将为后续空间站在轨维修设计积累经验。
科研成果
天宫二号搭载的量子密钥分配试验空间终端，通过高精度自动跟瞄（ATP）系统与量子密钥分配地面终端配合，在地面站与目标飞行器之间建立起量子信道，并在此基础上开展了空—地量子密钥分配试验。
该试验率先在中国国内突破了量子密钥分配相关关键技术，并得到了在轨验证。成功实现了天地双向高精度跟瞄、量子密钥分配、激光通信。
中国科学技术大学潘建伟院士科研团队与中国科学院大学杭州高等研究院院长王建宇院士团队，通过“天宫二号”和4个卫星地面站上的紧凑型量子密钥分发（QKD）终端，实现了空—地量子保密通信网络的实验演示。相关论文于2022年8月刊登在国际学术期刊《光学》上。
天宫二号携带了国际首台宽视场、高效率的专用宇宙伽玛射线暴（GRB）偏振探测仪器，共探测到55个伽马暴，观测到蟹状幸运脉冲星的脉冲信号，并在国内首次利用脉冲星信号实验定轨，定轨精度约为10千米，探测到了若干太阳X射线暴。
天宫二号上，中国首次开展了空间微重力条件下的热毛细对流实验，研究了在空间微重力环境下热毛细对流的失稳机理问题，拓展了流体力学的认知领域，取得了具有国际先进水平的研究成果。
突破并掌握了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，进一步提升我国微重力流体科学的空间实验能力和技术水平。
天宫二号开展的综合材料实验其中大部分样品均为国际上首次实验，如新型纳米复合光学材料、高性能热电转换材料、多元复相合金等，该实验的主要成果有：
1、生长出高质量的材料晶体，验证了新的材料制备工艺，获得了多项材料科学实验新发现。
2、在重要功能晶体等材料方面，空间制备的样品性能得到明显提升或微观组织结构得到改进。
3、基于空间测量、实验和地面实验数据，建立了国内第一个空间材料实验炉的热环境仿真计算模型，获得了空间微重力与地面重力环境下炉膛内气体压力对炉膛最高温度影响的基本规律，使我国空间材料科学实验的能力得到了明显提升。
拟南芥和水稻由神舟十一号运至天宫二号，并在开展了培养实验。
该实验采用人工光照、高效的水循环、标记踪迹，6个月便完成了我国首次“从种子到种子”高等植物全周期培养实验。
中国在本次实验中，首次发现拟南芥在空间长日条件下开花明显延迟；首次发现微重力条件下植物寿命比地面对照组植物寿命极大地延长；首次发现空间微重力对于水稻吐水及其向性生长有明显的影响。同时在国际上首次成功地利用植物开花基因启动子带动绿色荧光蛋白表达；首次发现空间微重力环境显著促进了叶脉网络的发育。
有效利用空间有限资源进行最大化的植物生产提供了重要证据，为人类长期探索空间提供了保障。
天宫二号借助多台遥感设备，取得了丰硕的科学成果及显著应用效益，主要为：
1、多角度宽谱段成像仪是集宽波段光谱和多角度偏振成像的新型综合遥感器，在中国国内首次实现了12个多角度光学偏振遥感技术新体制验证，开拓了获取重要的陆地、海洋、大气信息的新途径。
2、三维成像微波高度计是国际首个用于海洋观测的宽刈幅三维雷达成像高度计，采用短基线、小角度干涉、新型高度跟踪、孔径合成结合的创新技术。新一代雷达高度计的发展方向，对于整体提升我国海洋环境监测、预测和预报能力具有重要作用。
2、多波段紫外临边成像仪是中国首个具有紫外临边观测能力的载荷，在国际上首次采用大视场，对全球中层大气进行紫外环形、前向临边辐射特性的同时探测。其获得了全球大气密度、臭氧和气溶胶垂直结构及三维分布，在大气痕量气体监测、大气与环境预报、空间天气等领域具有广泛的应用价值。
天宫二号在任务期间完成了多项技术验证，主要为：
1、在空间飞行器上释放伴飞卫星。开展伴星释放、驻留和伴随飞行试验，获得了清晰的组合体图像，同时也进行了微小卫星新技术试验和验证。
2、通过开展人机协同的空间精细操作机械臂试验，中国首次实现人机协同在轨维修任务，建立了集信息管理、手动控制、遥操作和自主控制一体化的人机协同在轨维修系统，形成典型人机协同体制，为未来空间站仿人型机器人研制打下了技术基础。
3、还与天舟一号货运飞船配合，实现了中国航天器推进剂在轨补加任务，全面突破和掌握了相关技术，对后续空间站阶段的推进剂补加进行了完整验证。
任务意义
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，对于推进我中国载人航天事业持续发展，具有十分重要的意义。（中国载人航天官网 评）
天宫二号在国内首次实现了利用观测到蟹状星云脉冲星的脉冲信号进行定轨，推动了脉冲星观测和导航技术发展。