按計劃，天宮二號升空後，將負責搭建巨大的太空站，2017年上半年驗證與「天舟一號」貨運飛船對接和資源補給技術，由太空人和天宮二號上的機械臂互相配合裝配。 6艙組合 6太空人進駐 2018年前後，中國還將發射「天和一號」太空站核心艙，成為中國自主建造太空站的重要起點，其後再發射兩個實驗艙與「天和一號」太空站核心艙交會對接。整個組裝工作將於2020年完成，最多增至6個艙，太空人數量由最初的3人增至6人，2022年投入全面運行。太空站的軌道高度為340至450公里，設計壽命為10年。 中國太空站最初將會有3個艙段組合體，包括一個核心艙、兩個實驗艙，每個艙都是20噸級。核心艙有5個對接口，可以對接一艘貨運飛船、兩艘載人飛船和兩個實驗艙，另有一個供太空人出艙活動的出艙口。整個系統總重量將達90多噸。 另外，中國還將發射一個獨立的光學艙，其功能類似「哈勃」太空望遠鏡，但視場是哈勃的300倍，能拍攝到40%左右的宇宙空間。光學艙將與太空站保持一定距離共軌飛行，需要補加推進劑或維護升級時，將與太空站交會對接，由太空人操作。
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