“天宮一號”空間實驗室示意圖
空間實驗室是設立在太空的用於開展各類空間科學實驗的實驗室。空間實驗室的建設過程是先發射無人空間實驗室，而後再用運載火箭將載人飛船送入太空，與停留在軌道上的實驗室交會對接，航太員從飛船的附加段進入空間實驗室，開展工作。
航太員的生活必需品和工作所需的材料、設備均由飛船運送，載人飛船停靠在實驗室外邊，作為應急救生飛船。如果實驗室發生故障，可隨時載航太員返回地面，航太員工作完成後，乘飛船返回。
空間實驗室關鍵技術
空間實驗室階段關鍵要突破飛船空間交會對接技術。空間交會對接技術難度很大，在對接過程中，如果計算不準，就可能發生飛船相撞事故。因此，需要進行大量試驗才能掌握這一技術。
交會對接系統通常包括跟蹤測量系統、姿態與軌道控制系統、對接機構系統等。兩個航太器在太空進行對接，其初始條件是兩者保持對接機構的同軸接近方式和確定的縱向速度，以及在其他線坐標和角坐標上的速度為零。但兩個航太器之間的實際相對運動參數總是有偏差的。一般情況下，兩個航太器之間的相對位置及其平動速度通常是靠主動航太器軌道控制系統和兩個航太器的姿態控制系統來維持的，前者適用於控制質心的平動運動，後者適用於控制繞質心的轉動運動。
航太器的空間交會對接控制方法有兩種，一種是人工控制、另一種是自動控制。用人工控制來完成太空交會對接可以提高交會對接的成功率。自動控制交會對接可靠性高，不需考慮人員的安全和救生問題。在航太器的交會對接技術方面，未來的發展趨勢是人工控制和自動控制相結合，以提高交會對接的靈活性、可靠性和成功率。
