天宮二號，即天宮二號空間實驗室，是繼天宮一號後中國自主研發的第二個空間實驗室，也是中國第一個真正意義上的空間實驗室，將用於進一步驗證空間交會對接技術及進行一系列空間試驗。
天宮一號的主要目標是驗證交會對接技術，而天宮二號則將開展較大規模的空間科學實驗和空間應用試驗以及航天醫學實驗，安排了一批體現科學前沿和戰略高技術發展方向的科學與應用任務。這其中，空間冷原子鐘實驗、伽瑪暴偏振探測、空地量子密鑰分配試驗是天宮二號14個應用和試驗項目中的3個重點項目。
“天宮二號原本是天宮一號目標飛行器的備份產品。”中國航天科技集團五院空間實驗室系統總設計師朱樅鵬表示，天宮一號成功發射後，這個備份產品並沒有被浪費掉，而是把它的設備用來做天宮二號。“我們對設備和材料進行了壽命試驗，更換了一些材料，對設備做了延長壽命處理，確保天宮二號質量的可靠性。
為了保證航天員在太空飛行中能更好地吃飯、睡覺、鍛鍊、娛樂，天宮二號對飲食居住環境進行改善，為航天員營造家的感覺。
艙內色彩、光線、降低噪音等都做了人性化的環境佈置；航天員可在空間實驗室收到地面電視信號，能跟家人進行天地通話和私人通信；為保證航天員在微重力環境下身體機能不衰退，天宮二號配置了力量訓練設備，並定期對航天員心血管和身體醫學指標進行監測。
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