與載人飛船主要執行航天員天地往返不同，貨運飛船的主要任務是載貨，一般為空間站（或空間實驗室）上行運輸和在軌存儲、補給物資；為空間站（空間實驗室）存儲和下行廢棄物資并受控隕落于預定區域；配合空間站（或空間實驗室）進行組合體軌道和姿態控制；支持開展適應貨運飛船能力的空間應用和技術試驗。

天舟一號。

貨運飛船是中國載人航天工程“三步走”戰略中載人空間站工程的重要組成部分，于2011年立項，由中國航天科技集團公司五院載人航天總體部負責抓總研制。2013年，貨運飛船被正式命名為“天舟”。

此次發射的天舟一號有4大任務目標：一是與空間實驗室配合，驗證推進劑在軌補加技術；二是全面考核貨運飛船功能和性能；三是在空間實驗室配合下，開展貨運飛船控制組合體、繞飛至前向交會對接、快速交會對接等試驗；四是支持開展空間應用及技術試（實）驗。

亮點一：運貨能力世界第一

作為我國載人空間站工程的重要組成部分，貨運飛船為空間站運輸貨物和“加油”的重擔，并負責將未來空間站里的廢棄物帶回大氣層燒毀。

天舟一號總長10.6米，艙體最大直徑3.35米，整船最大裝載狀態下重量達13.5噸，是我國目前體積最大、重量最重的載人航天器，由貨物艙和推進艙兩艙結構組成，其中，貨物艙安裝貨物、設備，推進艙為貨運飛船提供電力能源、推進控制動力并裝載推進劑。

天舟一號貨運飛船副總設計師徐小平介紹稱，天舟一號設計最大運貨能力達到6噸多，上行載貨性價比優于國際現役貨運飛船，快遞貨物經濟實惠。

航天專家黃志澄告訴記者，目前世界上最大運載能力超過5噸的現役的貨運飛船只有中國的天舟一號和日本的HTV，運載能力達到7噸的ATV貨運飛船目前已經沒有發射計劃。HTV最大運載能力6噸，但其總重量達到了16噸，超過了天舟一號貨運飛船。因此，天舟一號是世界上現役運載能力最強的貨運飛船。

天舟一號每次上天都要攜帶大量的貨物，這些貨物不是雜亂無章放在飛船里面。載人航天總體部載人航天器總體研究室副主任張健說，飛船內壁四周全部設置為貨架，中間留出一條矩形通道供航天員通行，航天員身處貨架通道中，可以隨意走動、轉身、取放貨物。

為提升天舟一號承載量，飛船內部采用了高效承載貨架設計。張健說，表面上看，這些貨架和普通的儲物格類似，但其細節和構型都經過科學分析論證。貨架采用基于蜂窩板、碳纖維立梁的梁板結構，形成大量的標準裝貨單元，傳力效果好。

亮點二：“太空加油”讓空間站飛得更久

就像汽車需要加油，未來空間站長期在軌也需要“加油”。這項工作是為未來中國空間站建設搭橋鋪路，因為空間站將運行在距地面380至400公里的軌道上，受引力和稀薄大氣影響，會出現軌道衰減。只有突破“加油”技術，才能確保空間站持續穩定運行。天宮二號空間實驗室總設計師朱樅鵬此前接受采訪時表示，按計劃，從2018年起，中國將陸續發射空間站的核心艙和實驗艙，2022年左右建成空間站。

空間站太空“加油”這項任務由“天舟”系列貨運飛船來完成。在天舟一號之前，掌握了在軌推進劑補加技術的國家只有俄羅斯和美國，其中，實現在軌加注應用的只有俄羅斯。1978年，蘇聯“禮炮六號”空間站首次實現了在軌加注。目前，歐空局、加拿大、日本等也在此方面進行著積極的研究探索，國際上在該領域的比拼從未停歇。

徐小平介紹說，在天舟一號飛行任務中，天舟一號與目前正在軌飛行的我國首個空間實驗室——天宮二號將實施我國首次推進劑在軌補加，并計劃開展多次推進劑補加試驗，突破和掌握推進劑補加技術，為我國空間站組裝建造和長期運營掃清在能源供給問題上的最后的障礙。

中國航天科技集團公司科技委員會主任包為民在今年“兩會”期間向媒體透露，天舟一號將為天宮二號空間實驗室進行兩次在軌加注。第一次加注時先加一部分推進劑，分離后再對接，第二次加注時將剩余的推進劑加進去。