在中国空间站的常态化运行中，将由3名航天员作为一个乘组长期飞行，定期轮换。轮换期间，最多可有6名航天员同时在空间站里工作。完成交接后，前一个乘组乘坐载人飞船返回地球。此前我国载人航天飞行任务约两年一次，而空间站建造和运营期间每年将有多次发射，因此需要的航天员类型和人数会更多。
目前我国的航天员都是从空军飞行员中选拔，主要是航天驾驶员。空间站将开展太空科学实验，还需要飞行工程师和载荷专家。飞行工程师执行对空间站的建造、维护维修等任务；载荷专家主要是在太空实验室中做实验。针对这些变化，2020年，第三批18名航天员已经选拔完毕，主要从空军飞行员、科研院所科学家和工程师、科研单位专家等人员中产生，男女均有，目前正在学习训练，为空间站运营阶段的任务做飞行准备。
空间站舱段多、运行时间长，航天员要有大量的时间用于维护和管理，并参与空间站的组装建造。这就对航天员的专业知识储备和科学素养提出了极高的要求。
空间站在轨建造阶段一共安排了4次载人飞行。2019年12月，航天员系统按照新老搭配、统筹规划的原则，综合航天员的飞行经验、与任务的匹配度、彼此之间的心灵相容性以及协调配合的能力等因素，完成了从神舟十二号到神舟十五号4个飞行乘组的选拔。
载人飞船系统总指挥尚志（中）、总设计师张柏楠（右）等在任务现场
神舟十二号任务是空间站建造阶段的首次载人飞行，而且要实施首次出舱活动，可谓挑战巨大。所以，乘组的选拔是慎之又慎。最终，有过两次飞行经验的聂海胜、神舟七号时执行过出舱任务的刘伯明和曾作为神舟十一号任务备份航天员的汤洪波三人组成了“新老搭配，以老带新”的任务乘组。
兵马未动，粮草先行。在发射载人飞船之前，需要向空间站先发射货运飞船，将各种“粮草”提前送到。2021年5月29日20时55分，搭载着天舟二号货运飞船的长征七号火箭点火发射。天舟二号携带了为神舟十二号航天员准备的生活物资、舱外航天服及空间站平台设备、应用载荷和推进剂等，与天和核心舱完成交会对接后，天舟二号转入组合体飞行段。对接期间，天舟二号为核心舱进行了燃料加注与姿态控制，值得一提的是，核心舱推进系统实现了完全自主补加，不再需要地面指令干预或是航天员的辅助。此外，天舟二号还带去了实验设备等物资，等到神舟十二号飞船将航天员送到“天和”核心舱之后，再由他们在轨取出安装。
神舟十二号航天员汤洪波（左）、刘伯明（中）、聂海胜（右）出征
6月17日6时32分，载人航天工程总指挥李尚福下达命令，聂海胜、刘伯明、汤洪波3名航天员领命出征太空。此时，天和核心舱与天舟二号的组合体正运行在对接轨道上。15时54分，神舟十二号采用自主快速交会对接模式，对接于天和核心舱的前向端口。3名航天员进驻核心舱，成为中国空间站的首批“太空访客”。
神舟十二号飞船发射
神舟十二号飞船发射
根据任务安排，神舟十二号要开展两次出舱活动及舱外作业，包括舱外航天服在轨转移、组装、测试，开展舱外工具箱的组装、全景摄像机抬升和扩展泵组的安装等工作。
全景摄像机之所以要抬升，首先是因为空间站尺寸庞大，运行过程中会面临诸多挑战，需利用摄像机随时监控舱外情况；再者，由于发射时受到外暴露的限制，摄像机被安装在了较低位置，视角有限，入轨之后，就需要给它安装支架，扩展它的视角，以便监视整个舱外的情况。
7月4日7时30分左右，刘伯明和汤洪波身着“飞天”舱外航天服出现在节点舱。聂海胜“坐”在大柱段的计算机前，关注着两人的状态，并不时发出操作指令。
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