天舟一号还是我国第一个实现天地一体化互联网络的航天器，测控与通信分系统用七大链路搭建起了天地间的互联网。天舟一号新增的舱内通信网配合着中继Ka波段高速数传链路，成为搭建载人航天器天地一体化互联网最关键的一环。舱内通信网由高速通信处理器、以太网交换机和 2台高清网络摄像机，以及其他一些网络终端设备组成。这样的天地一体化以太网高速通信系统，实现了货运飞船内部数据的百兆交互，并且支持商用以太网接口产品的直接接入，是我国载人航天器平台信息系统通用性建设上的一大进步，为将来建立行星际互联网迈出了扎实的第一步。
货运飞船上的三条中继链路借助“天链一号”中继卫星构建起以天基为主的测控通信体系，实现交会对接、推进剂补加等关键事件的全程跟踪测控，既方便了对在轨设备状态的及时监测、处置，减少了对陆基测控站和海基测量船的依赖，将测控跟踪的覆盖率由15%左右提高到80%以上，同时极大地提高了测控通信的效率，减少了经费投入，为后续空间站的长期运营开创了经济高效的道路。
货运飞船的空间技术试验分系统是随着工程的发展应运而生的。“神舟”飞船没有这个分系统。这一状况到了天舟一号任务时发生了改变，增加了这个分系统后，在满足运输货物需求的同时，可以最大限度地发挥平台效能。
天舟一号任务的5个载荷方、10多个试验项目、30余台载荷设备，全部被纳入到空间技术试验分系统管理的范围中。货运飞船系统总体通过载荷运控方案设计，编制了相应的飞行程序，用“最强大脑”载荷公用平台控制包括空间应用实验、特殊技术试验、航天技术试验等各类试验项目的开展。一旦载荷设备出现异常，平台能快速反应，采取措施，确保安全。
2014年9月，货运飞船的初样研制完毕，“天舟”系列基本定型，进入正样研制阶段。正样投产的只有一艘全封闭状态的货运飞船，任务定位为空间站货物运输系统的首次飞行试验。
2015年4月，天舟一号正样投产。即将出厂前，白明生带领总体部的技术人员集中在一间会议室里，沉下心来进行系统总结验证、检查产品状态，把148项系统级试验项目的海量数据，飞行任务中107项关键事件、4800余项指令级动作和328项飞控预案逐个进行复查和推演……
2017年1月，白明生拿到了天舟一号的产品合格证。第一次“浮出水面”的天舟一号由货物舱和推进舱组成，重约13吨，总长10.6米，最大直径3.35米，太阳能帆板展开后最大宽度14.9米，物资上行能力约6吨，推进剂补加能力约2吨，具备独立飞行3个月的能力。
天舟一号的运载任务，由不久前首飞成功的长征七号火箭承担。2月5日，天舟一号从天津港启程，2月13日运抵海南文昌。3月2日，长征七号火箭从天津港启程，3月11日运抵发射场。
2017年4月10日，作为此次任务海上测控的唯一力量，承担着天舟一号入轨段和运行段海上测控通信任务的“远望七号”船从江阴码头起航。
长征七号运载火箭垂直转运
长征七号运载火箭在海南文昌航天发射场进行发射前测试联调
作为载人航天工程空间实验室阶段的收官之战，4月20日19时41分，携带着天舟一号货运飞船的长征七号火箭在剧烈的轰鸣中拔地而起……
4月22日，是天舟一号与天宫二号首次交会对接的日子。这次交会对接有一个显著特点，就是新研制的光学成像敏感器将首次在阳照区开展工作。这就好比人们对着太阳找天上的飞鸟，要求光学成像敏感器在非常刺眼的环境下，能够快速找到目标。因此，这次交会对接也被形象地称为是一次“耀眼阳光下的牵手”。
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