2011年11月3日，天宫一号与神舟八号飞船成完成我国首次空间飞行器自动交会对接任务，并进行了二次自动交会对接。2012年6月18日，天宫一号与神舟九号飞船成进行首次载人交会对接。2013年6月13日，天宫一号与神舟十号飞船成完成自动交会对接。
2016年3月16日，天宫一号目标飞行器正式终止数据服务，全面完成了历史使命。2018年4月2日8时15分左右，经北京航天飞行控制中心和有关机构监测分析，天宫一号已再入大气层，再入落区位于南太平洋中部区域，绝大部分器件在再入大气层过程中烧蚀销毁。
天宫一号在轨运行1630天，不但完成了既定使命任务，还超设计寿命飞行、超计划开展多项拓展技术试验，为空间站建设运营和载人航天成果应用推广积累了重要经验。与神舟八号的交会对接标志着我国成为世界上第三个独立掌握航天器空间交会对接技术的国家。
命名由来
在2010年的珠海航展上，被问及为何给我国首个空间实验室命名为“天宫”时，我国空间技术研究院工程师王菡表示，人们把住得很舒服的地方叫做宫殿，而将空间实验室命名为“天宫”，则是希望宇航员们在太空中生活的地方能与宫殿一样舒适。天宫一号的名字还让人联想起古典名著《西游记》中的孙悟空大闹天宫。此外，“天宫”是中华民族对未知太空的通俗叫法。因此，起以天宫一号为目标飞行器命名，应该会很好地得到国人的共鸣。
技术特点
天宫一号并非空间站，而是迷你空间实验室，重在试验交会对接技术，为我国将来建设空间站做重要的技术准备。回顾其他国家的空间站发展历程，都有“试验”过程。试验阶段的航天器和成熟阶段的空间站，有明显区别。 前者在轨寿命通常低于5年，而后者可达5到10年，或更长；前者规模小，对接口少，缺乏扩展能力，后者通常有2个对接口以上，能同时对接载人、载货运输器，或专用实验舱；前者的航天员一次在轨时间较短，一般是几十天，而后者的航天员一次在轨时间大多为百天以上；前者的燃料和消耗品原则上要一次带足，后者则用货运飞船多次补给；前者的有效载荷设备很少更换，后者可多次更换并增加实验仪器。天宫一号与国外试验性空间站在能和用途方面有相似之处，但质量较小，约为8吨，而国外试验性空间站都为20吨级以上，因此称其为简易“空间实验室”更加合适。
使命终止
2013年6月神舟十号飞船返回后，天宫一号即完成主要使命。超期服役期间，本着“充分利用、挖掘潜力”的原则，有关部门精心运营维护、严密实施监控，继续利用天宫一号开展了航天技术试验、对地遥感应用和空间环境探测，验证了低轨长寿命载人航天器设计、制造、管理、控制相关技术，获取了大量有价值的数据信息和应用成果，为空间站的建设运营和载人航天成果的应用推广积累了重要经验。 2018年4月2日8时15分左右，经北京航天飞行控制中心和有关机构监测分析，天宫一号已再入大气层，再入落区位于南太平洋中部区域，绝大部分器件在再入大气层过程中烧蚀销毁。
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