“天舟一号此次任务包含了建造空间站需要突破和掌握的关键技术，更是未来空间站运行的基础。”航天五院天舟一号总设计师白明生列举了三项极具亮点的任务。
第一，检验“太空加油”技术。天舟一号发射进入轨道后，将与天宫二号进行首次对接，两个航天器组成的组合体将进行两个月的在轨飞行。在此期间完成推进剂在轨补加试验，按计划将开展多次试验。
货运飞船的在轨推进剂补加技术，即“太空加油”，将是“太空之家”能够连续工作十年的重要保障。突破和掌握推进剂补加技术，解决空间站能源供给问题，将为我国顺利进入载人空间站建设运营阶段奠定基础。
有了货运飞船超强运输、补给能力的支撑，未来，三名航天员能在“太空之家”连续工作180天，各类试验物资也可以源源不断地运抵空间站，把空间站建设成为我国在太空的新技术试验田。
第二，三次交会对接任务。天舟一号与天宫二号将进行三次交会对接。第一次交会对接后将测试货运飞船对组合体的控制能力，第二次交会对接是从不同接口方向进行对接。
未来空间站包括核心舱和两个实验舱，与货运飞船形成组合体后由货运飞船提供主动力，其目的主要在于尽量减少空间站动力、能源等消耗，延长空间站寿命;核心舱前后方向与垂直下方分别设有对接口，未来去往空间站执行任务的载人飞船或货运飞船很可能从不同方向进行交会对接。所以，第一次、第二次交会对接检验的都是未来空间站运营所必须的能力。
更具看点的是，在最后一次交会对接中，天舟一号将采用自主快速交会对接技术。在天舟一号之前，我国掌握的交会对接技术需要耗时两天左右时间，快速交会对接将时间控制在6个小时左右。掌握该项技术，有利于提高飞行器在轨飞行的可靠性，提高航天员舒适性，进一步减轻地面跟踪、测控工作的强度和难度。另外，对于未来空间站来说，一旦遇到突发事件可以快速处理，提高了应急能力，为未来空间站提供了安全保障。
第三，以天基测控体制为主进行飞行控制。以往，我们对航天器的跟踪、测控以及在轨异常的及时监测处置，主要依赖陆基测控站和海基测量船。这需要耗费大量人力物力建造、维护地面测控站和海上测量船，研制人员奔波在各个站点之间开展相关试验，并且受到跨国、跨境等地域限制。
天舟一号货运飞船首次采用了以天基测控体制为主的设计原则。简单来说，就是将原本在地面或海上的测量系统“搬”到了天上，打破了在地面或海上的地域限制，实现了对航天器在轨飞行的关键事件的全程跟踪，以确保对在轨异常的及时监测处置。这项测控应用有效降低了人力、物力、财力等成本，为未来与空间站通讯联络铺平了道路。
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