2016年10月17日，神舟十一号任务在中国酒泉发射升空。宇航员景海鹏（神舟七号和九号的资深宇航员）和陈冬将搭乘长征二号F运载火箭，与天宫二号空间站对接，执行为期30天的任务，这将是中国迄今为止最长的一次载人航天任务。
天宫二号空间站于2016年9月发射升空，已在太空科学领域树立了里程碑，其搭载了首个空间冷原子钟。原子钟通过测量原子的振荡来计时，用于科学校准和卫星导航等高精度应用（原子钟每十亿年才慢一秒）。冷原子钟精度更高，因为它利用激光“减缓”原子（可能是铯-133）的运动，以减少时钟错过原子振荡的可能性。中国还希望在太空运行冷原子钟，可以免受地球上可能存在的引力干扰。更精确的卫星导航系统将提供新的民用和军事能力。
天宫二号还搭载了与日内瓦大学合作运营的POLAR伽马射线探测器。它将测量伽马射线暴，以追踪空间天气和天文数据。它还将通过与“墨子号”量子科学卫星进行激光通信，进行量子密钥分发，以支持中国的量子通信研究。其他研究包括太空植物生长、材料科学实验以及利用光谱成像观测空间环境。
虽然天宫二号最初是作为中国第一个空间站“天宫一号”的备用站建造的，但天宫二号也作为中国下一个载人空间站（预计在2020年代初至中期发射）相关技术的试验台。天宫二号有一个机械臂和一个40公斤的共轨伴飞小卫星“斑竹二号”，后者将监测天宫二号和附近的太空碎片。除了对天宫二号的科学设备进行实验外，为期一个月的“神舟十一号”任务旨在测试空间站的生命支持系统。
一旦景海鹏和陈冬下个月离开天宫二号，空间站将接收中国首个无人货运飞船“天舟一号”。“天舟一号”将为天宫二号加油，之后天宫二号将迎来2017年“神舟十二号”任务的下一批宇航员。任务的节奏表明了中国对其太空计划的投入和精力。
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