天宮空間站「天和」核心艙目前正在近地點352公里、遠地點385公里、軌道傾角41.47°的近地軌道上運行，完全符合既定340～450公里近圓低地球軌道，以及軌道傾角41～42°的指標要求。
與長征5B遙二火箭分離的天和核心艙
天宮空間站一期工程由天和核心艙、問天實驗艙、夢天實驗艙組成空間站主體，同時常態化對接一艘天舟貨運飛船與一艘神舟載人飛船，航天員輪換期間還會增加一艘神舟載人飛船，巡天光學艙有在軌維修需求時也與空間站對接，天宮空間站最大在軌質量接近110噸。
運行於近地軌道的天宮空間站受地球引力與高空大氣等因素影響會有軌道衰減現象，因此需要軌道動力系統抬升維持軌道高度，同時空間站還有太陽翼對日指向以及空間交會對接需求也需要姿態機動。
天宮空間站一期工程最大構型規模
天和核心艙由大柱段、小柱段、節點艙三大結構組成，發射質量22.5噸。
大柱段又分為加壓密封艙與資源艙兩部分，前者是航天員工作生活的主要活動區域，後者則是整個空間站的姿軌控動力系統。
天和核心艙三大艙體結構
資源艙直徑4.2米，高2.1米，形似一個大圓桶，發射質量4.3噸，除去推進劑的結構重量僅有487公斤。
核心艙大柱段資源艙
要知道資源艙不僅要司職整個空間站的姿軌控任務，還要在地面測試與發射階段用不足半噸的結構重量撐起重20餘噸的核心艙重量，尤其是發射階段還要面臨火箭飛行的高過載、高振動工況，為此在地面靜力測試階段就提前預習了350餘噸的加載重量。
不同於其他航天器的資源艙布局，天和核心艙軌道控制發動機並沒有布置在資源艙底部，因為那裡有一個後端通道用於對接天舟貨運飛船，軌控發動機如果與對接通道共面布置就會對對接機構產生不利干擾，因此它被布置在資源艙立柱外表面，採用下陷傾斜的方式安裝。
噴管直徑最大的即是軌道控制發動機
天和核心艙總計配置了30台姿軌控發動機，其中26台是消耗傳統推進劑的姿軌控動力，在發射入軌、在軌運行兩個階段都將發揮重要作用，核心艙有兩個對接口可以用於在軌推進劑補加，軌道抬升還可以依託天舟貨運飛船資源艙實施。
30台姿軌控發動機中有4台是由上海空間推進研究所研製的HET-80霍爾推力器，該型推力器單台最大推力80mN，額定功率1.35千瓦。
資源艙對稱布置4台HET-80霍爾推力器
霍爾推力器的原理通俗點說就是惰性氣體與高速旋轉的電子碰撞形成等離子體，進而高速噴出形成反作用力。此類推力器主要消耗電能和極少量惰性氣體，但它形成的噴射速度卻不容小覷，通常是運載火箭發動機的十倍，因此具有極高的比衝量。
霍爾推力器是電推進的一種，我國電推進產業可謂是厚積薄發的典型，首次在軌應用相較於其它航天強國晚了將近半個世紀，但由於積累紮實、產業鏈齊全、需求旺盛等多種因素刺激下近十年來空間電推進裝備已經形成百花齊放的發展態勢，在諸多領域實現了與世界最強的並跑甚至領跑。
實踐-13衛星配置LIPS-200離子電推
2012年以來實踐-9A、實踐-13、實踐-17、實踐-20等多顆衛星相繼應用電推動力，離子推力器、霍爾推力器兩條技術路線並行發展，並輔以其他類型的電推技術路線，形成了LIPS、HET、LHT等多個系列化產品，尤其是去年20千瓦級霍爾推力器的點火成功將我國電推進事業推向了一個全新的發展階段。
實踐-20衛星配置的LIPS-300離子電推
霍爾推力器正是天宮空間站發揮後發優勢的原創性應用成果，它是人類首次在載人航天領域應用電推進系統。國際空間站也曾有類似計劃，但至今尚未實現。
天宮空間站為什麼要應用霍爾推力器，它的優勢有哪些？
1.節省傳統推進劑用量，有效降低天舟貨運飛船發射頻次，提高空間站各類物資補給效率。
天和核心艙HET-80霍爾電推（實物）
推進劑是空間站的稀缺消耗性資源，消耗一部分就少一部分，用完了就要發射天舟貨運飛船進行在軌補加。正如SpaceX公司獵鷹9號火箭芯一級的垂直回收一樣，技術發展的目標是多快好省地服務工程任務，而不是相反。
霍爾電推在運行過程中可以有效補償高空大氣因素影響下的軌道衰減，由此帶來一系列聯動優勢。
天舟貨運飛船每兩年僅需發射三次
2.有效縮減資源艙規模，為航天員在軌工作生活提供便利。天和核心艙憑藉22.5噸的發射質量成為近十餘年來人類發射的最大單體航天器，即便如此與它承擔的職能相比還是不成正比。
天和核心艙
首先天和是空間站主控艙段，姿軌控任務自是不必多言，同時還是航天員工作與生活的主要艙段，配置了三個航天員獨立使用的睡眠區，以及衛生區、用餐區、鍛煉區等功能性區域。除此之外還配置了4個科研機櫃，這是此前人類任何一個空間站核心艙都沒有實現的能力，即主控艙段職能與科研實驗職能的兼容。
天和核心艙內部視角
這還沒有完，在天和核心艙小柱段外圍還配置了一個長度達10.2米的大型七自由度空間站主機械臂，艙內也有相關控制操作台。
集多種功能於一身的天和核心艙按常理而言應當是十分擁擠的，然而事實上它卻擁有50立方米的活動空間。得益於技術的後發優勢相關部件的小型化設計與製造能力顯然在國際空間站之上，然而HET-80霍爾電推的應用更是功不可沒，因為此類推進器所需工質相較於傳統推進劑規模更小。
HET系列霍爾電推部分產品
3.霍爾電推雖然推力小，但與之對應卻有工作時間長、軌道調控更精確的優勢。
天宮空間站設計壽命十年以上，並可基於類似國際空間站的在軌維修手段將實際使用壽命推向十五年、二十年等多個時間節點，霍爾電推的應用雖然優勢多多，但也面臨不少工程難題，最現實的問題就是壽命與工質補加。
為此我們的霍爾電推做了兩手準備，首先是打鐵還需自身硬，HET-80霍爾電推此前曾在一年多時間內完成了累積8241小時的長壽命試驗任務。
HET-80霍爾電推地面運行測試
天和核心艙在軌可維修部件的比例要比國際空間站核心艙高出幾個數量級，達到了80%的可維修比例，維修便利性也更高。
HET-80霍爾推力器自然也不例外，放大天和資源艙照片可以看到該推力器兩側有手柄裝置，這是服務於航天員在軌維修的特殊設計。
HET-80霍爾電推配有便於拆卸的手柄
那麼，電推工質如何補加呢？天舟貨運飛船雖然具備在軌推進劑補加功能，但它是針對傳統推進劑的補加，並不具備霍爾電推工質的補給功能。為此專門設計了可由航天員出艙更換的霍爾電推進發動機氣瓶，解決了電推工質的在軌補加問題。
除了傳統姿軌控動力以及霍爾電推之外，天宮空間站還具備推進劑零消耗條件下的姿態機動能力，這就要歸功於天和核心艙大柱段與小柱段接壤處的6個控制力矩陀螺。
控制力矩陀螺
天宮空間站百噸級身板配置了23個科研機櫃，與之相比400噸級的國際空間站則是31個科研機櫃，前者用後者四分之一的體量在科研能力上實現了等量齊觀，大型空間機械臂、實驗艙機械臂等外部載荷也是應有盡有。
除此之外，天宮空間站還有拓展任務能力，規劃再發射一個核心艙、兩個實驗艙，空間站最大規模可達180噸級，屆時科研機櫃數量將再翻一倍，綜合科研能力相較於國際空間站將由等量齊觀變成全面反超。
這就對空間站供電能力提出了更高要求，為什麼呢？因為科研機櫃是用電大戶。
天和核心艙柔性太陽翼
為此天宮空間站應用了具有國際先進水平的三結柔性砷化鎵太陽能電池翼，光電轉換效率30%以上，發供電能力實現了與國際空間站的等量齊觀，在拓展任務中還將增加一對核心艙電池翼。
天宮空間站70%發供電任務將由問天與夢天兩個實驗艙尾端短桁架上布置的單個展開面積達百平米的柔性三結砷化鎵電池翼負擔，該型電池翼自身具備二自由度對日指向能力，在運行過程中空間站也需要適時調整姿態服務對日指向。如果此類常態化對日指向姿態機動任務全部依靠姿控發動機，運行成本將會升高，此時大型控制力矩陀螺將發揮作用。
大型柔性太陽翼有對日指向需求
控制力矩陀螺不消耗推進劑只消耗電力，而電力對於天宮空間站而言屬於可再生能源，其工作原理是通過轉子高速旋轉，並基於第二旋轉軸輸出力矩控制航天器的姿態機動，相較於傳統姿控動力控制更平穩且精準。控制力矩陀螺與霍爾電推一樣都可實現在軌維修與更換。
長征5B遙二火箭發射天和核心艙
遙想昔日地球上空禮炮系列空間站、天空實驗室、和平號空間站、穿梭機、聯盟載人飛船……你方唱罷他登場，而我們只是觀眾，如今正在建造的天宮空間站不僅預示着太空舞台的主角更替，寓意天下祥和的天和核心艙也掀開了人類載人航天歷史的新篇章，這是一支生力軍，同時它也將是面向未來的主力軍。
