随着天宫二号轨道舱在酒泉卫星发射中心发射升空,中国将在建设永久性轨道站的长征路上迈出新的 一步。随着载荷能力的提升,崭新的天宫二号能够提供更好的生活条件，用于验证各种关键技术，比如利用新型天舟货运飞船验证推进剂在轨补加技术。

天宫二号还将进行各种空间科学实验,而实验规模将在过去的基础上有所扩大。将有14个实验项目搭乘天宫二号飞向太空, 涉及的尖端技术领域包括空间材料科学和空间生命科学。天宫二号承载了伽玛暴偏振探测仪、天地量子密钥分配与激光通信实验设备以及液桥热毛细对流实验设备 。一同升空的实验设备还有三维成像微波高度计、植物栽培实验设备、多角度宽波段成像光谱仪和多波段临边成像光谱仪。

一颗伴随卫星将与天宫二号一道发射升空。这个只有40公斤重的小卫星将在最远500公里范围内为天宫二号拍摄图像,并利用2500万像素的高分辨率全画幅可见光相机和鱼眼相机监视太空碎片。

美国国家标准与技术研究所在科罗拉多州博尔德的原子钟要保持世界上最精确计时器这一头衔 ,已为时不多。发起挑战的是将近1300年前发明机械钟的国家——中国。美国这台原子钟体形庞大而笨重,高度超过2.5米,辅助设备装满了一整间屋子。但是,中国最近研制出的空间冷原子钟由两个人就能轻松抬起,可轻易放进汽车后备箱,预计其精确度将是在太空运行约3000万年才会产生1秒的误差。它能够击败美国的原子钟是因为,它将摆脱万有引力的负面影响。

随着天宫二号发射升空,空间冷原子钟将开始其太空之旅。天宫二号装载的其他设备——其中一些设备是世界创举,包括能够研究宇宙中最大爆炸威力的伽玛暴偏振探测仪、量子通讯设备以及一个能在微重力环境中为制造新材料产生极高温度的“锻炉 ”。一颗伴随卫星将伴着这个空间实验室飞行、保护它不与太空垃圾发生致命碰撞。

科学家们说,天宫二号的发射将标志着中国在太空研究中从追随者变为开拓者。中国科学院上海光学精密机械研究所的研究员徐震说,空间原子钟项目是这一转型的一个适例。将原子钟送入太空的想法最早是欧洲科学家20多年前提出的。但欧洲航天局的空间原子钟组计划已经多次拖延,根据其最新时间表 ,在明年前都不会被送至国际空间站。美国科学家也曾开始他们自己的空间冷原子钟计划 ,但因 为联邦政府削减预算,已被取消。这促使一些美国研究人员转投上述欧洲计划。