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据现场专家介绍，主体为短粗的圆柱体的天宫一号，重量和神舟七号一样，约为8吨，直径比神舟飞船更大。因此，发射中心专门为天宫一号量身定做了组装厂房。
实际上，天宫一号是一个空间实验站的雏形，与人们熟悉的国际空间站（重达450吨）相比，这个8吨重的庞然大物到了太空中，也只能算是“小老弟”。
国际空间站是由13个舱组成的，天宫一号只有两舱“相伴”。对天宫一号的模样，人们已不陌生，其模型在2009年央视春晚第一次公开亮相后，曾多次在大型科技展览上与公众见面。它的主体为短粗的圆柱体，直径比神舟飞船更大，前后各有一个对接口。两舱分别为实验舱和资源舱，实验舱由密封的前锥段、柱段和后锥段组成，实验舱前端安装一个对接机构，以及交会对接测量和通信设备，用于支持与飞船实现交会对接。资源舱为轨道机动提供动力，为飞行提供能源。
天宫一号设计寿命是两年，其最重要的功能是完成与飞船进行交会对接的试验。对接口像一扇圆形的门，内部直径约为0.8米，航天员可以通过这一扇门从飞船进入天宫一号。
航天员的生活必需品和工作所需的材料、设备均由飞船运送，载人飞船停靠在实验室外边，作为应急救生飞船。如果实验室发生故障，可随时载航天员返回地面。航天员工作完成后，乘飞船返回。
中国工程院张履谦院士曾向媒体透露，天宫一号里的配套设施，包括氧气呼吸装置、废气吸收装置、防止空间的辐射照射装置等，形成宇航员长期生活的各种条件。
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