方案制定
中國航天科技集團空間實驗室系統副總設計師白明生介紹，天宮一號的任務方案早在1992年國家制訂中國載人航天“三步走”戰略時就已確定。按照“三步走”戰略，第一步突破載人航天技術，第二步突破交會對接技術，要進行交會對接，就必須研製目標飛行器。實際上，作為載人航天戰略的一部分，研製目標飛行器的大方案，在早期規劃的時候就已經確定了。2002年，在進行了方案論證和審查後，天宮一號目標飛行器整個任務方案得到通過。但天宮一號還尚未定名，只是稱為“目標飛行器”，縮寫：MB。2006年，天宮一號進入初樣研製階段，並命名為“天宮一號”，縮寫從MB變為TG。
命名由來
在2010年的珠海航展上，被問及為何給中國首個空間實驗室命名為“天宮”時，中國空間技術研究院工程師王菡表示，人們把住得最舒服的地方叫做宮殿，而將空間實驗室命名為“天宮”，則是希望宇航員們在太空中生活的地方能與宮殿一樣舒適。天宮一號的名字還讓人聯想起古典名著《西遊記》中的孫悟空大鬧天宮。此外，“天宮”是中華民族對未知太空的通俗叫法。因此，起以天宮一號為目標飛行器命名，應該會很好地得到國人的共鳴。
技術特點
天宮一號並非空間站，而是迷你空間實驗室，重在試驗交會對接技術，為我國將來建設空間站做重要的技術準備。回顧其他國家的空間站發展歷程，都有“試驗”過程。試驗階段的航天器和成熟階段的空間站，有明顯區別。前者在軌壽命通常低於5年，而後者可達5到10年，或更長；前者規模小，對接口少，缺乏擴展能力，後者通常有2個對接口以上，能同時對接載人、載貨運輸器，或專用實驗艙；前者的航天員一次在軌時間較短，一般是幾十天，而後者的航天員一次在軌時間大多為百天以上；前者的燃料和消耗品原則上要一次帶足，後者則用貨運飛船多次補給；前者的有效載荷設備很少更換，後者可多次更換並增加實驗儀器。天宮一號與國外試驗性空間站在功能和用途方面有相似之處，但質量較小，約為8噸，而國外試驗性空間站都為20噸級以上，因此稱其為簡易“空間實驗室”更加合適。
研製歷程
2008年中國首次披露“天宮一號”發射計劃。其模型在2009年春晚亮相，此時，天宮一號初樣產品的研製生產已基本完成。到2010年，天宮一號完成總裝，轉入電性能綜合測試階段。2011年天宮一號通過出廠評審，轉運至酒泉衛星發射中心，開展任務實施測試工作。並於2011年9月29日使用長征二號FT1運載火箭點火發射升空。
艙內結構
天宮一號是一個短粗的圓柱體，內部分為兩個艙。前半部分是實驗艙，前端有一個對接機構，還有一些實驗袋，可進行一些醫學、再生生保實驗等；資源艙為飛行提供動力，也是航天員生活工作的密封艙。為了讓航天員在太空能夠區分上下，在內部一面塗淺乳白色，表示天空；一面則是土黃色，表示大地。
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