天宫二号任务，是我国载人航天历史上开展应用项目最多的一次。9月15日夜，伴随着轰隆巨响，长征二号运载火箭搭载着天宫二号空间实验室成功升空。这一刻，中国科学院空间应用工程于技术中心副主任、天宫二号空间应用系统总设计师赵光恒心中也感慨万千——此次天宫二号搭载的三大领域、八大主题的十余项空间科学和应用任务，每一项任务都是他的心头肉。
载人航天工程实施以来，空间应用系统面向国家战略需求，跟踪国内外先进科学技术前沿，部署了我国第一个比较全面的空间科学研究计划，获得了大量重要的科学成果，掌握了一批重要的空间技术，为我国科学与应用发展奠定了坚实的基础。随着我国载人航天事业快速发展，主要任务从探索、突破、掌握载人航天技术向空间科学实验和应用试验转变，我国载人航天工程进入了应用发展新阶段。
天宫二号空间实验室安排了3个空间科学物理领域重点项目，包括空间冷原子钟实验、空地量子密钥分配试验，以及伽马暴偏振探测。这三个项目均属国际科学前沿，科学意义重大。空间冷原子钟将成为国际上第一台空间运行的冷原子钟，本次冷原子钟实验采用激光冷却铷原子并与微波相互作用，有望实现3000万年误差只有一秒的精度，可以使飞行器自主守时精度提高两个量级。
天宫二号空间实验室此次安排了多项应用项目，均达到国际先进水平，应用意义重大，技术引领作用显著。如宽波段成像光谱仪、三维成像微波高度计、紫外临边成像光谱仪均为新一代对地观测遥感器和地球科学研究仪器，技术体制创新，技术指标先进，突破并掌握了多项核心关键技术，将会在资源环境、生态环境、农林应用、海洋环境、大气污染和大气成分监测以及全球变化研究等领域广泛应用并取得显著效益。