和每次载人航天任务一样，在“天宫二号”上装载的设备中，有很多用来开展空间科学实验，或者验证一些应用新技术，这些设备一起被称作空间应用有效载荷。这次，“天宫二号”上要进行的各类实（试）验达到了史无前例的14项，堪称中国载人航天最忙碌的空间实验室。

“天宫二号”任务安排的14项空间科学和应用任务，涉及微重力基础物理，空间材料科学，空间生命科学等多个领域。其中，有两项需要航天员直接参与操作。有一项是国际合作联合研究的项目。

中国载人航天工程空间应用系统总设计师赵光恒：这次任务搭载有效载荷51台，是我们载人航天历次任务应用项目最多的一次。

在这些实（试）验项目中，很多都是处于世界前沿的空间科学探索领域和国际先进的应用新技术领域，其中，首次进入太空的空间冷原子钟，可以将航天器自主守时精度提高两个数量级，大幅提高导航定位精度。同“天宫二号”一起升空的伴飞小卫星，还将对分离释放过程进行近距离成像观测。这些实（试）验不仅具有很高的科学研究价值，更有可能在未来对我国的航天技术带来新的推动。

赵光恒表示 ：大部分的技术将来会转移转化到应用卫星上。神舟三号，神舟四号，天宫一号的遥感器的技术已经应用到了我国风云，海洋等一些遥感卫星上。

同时，赵光恒还透露，2011年发射升空的天宫一号目标飞行器所搭载的应用载荷工作情况依然良好，并在继续回传有效的数据。

天宫一号飞行状态稳定，这也就意味着，当“天宫二号”发射后，它将会和前辈“天宫一号”一起在轨飞行，完成更多的空间科学与应用任务。

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