天宫二号将开展十余项空间科学与应用项目，是载人航天历次任务中应用项目最多的一次。这些项目看似高冷，但每项都可能给人们未来的生活带来巨大影响。
“太空计时”：空间冷原子钟
3000万年误差1秒 提高计量精度
由于高精度空间原子钟在计量学、授时、全球导航定位系统、基础物理等方面都有非常重大的科学研究和工程应用价值。这次，中科院上海光机所研制的“空间冷原子钟”搭载“天宫二号”发射升空，是国际上首台在轨运行并开展科学实验的“空间冷原子钟”，同时也是目前在空间运行的最高精度的原子钟。
“空间冷原子钟”将激光冷却技术和空间微重力环境结合，有望实现10的负16次方秒量级的超高精度（约3000万年误差1秒），将目前人类在太空中的时间计量精度提高1~2个数量级。
“太空通信”：量子密钥分配
为通信网络安全保驾护航
随着互联网的大范围普及，各种隐私信息越来越多地暴露在互联网上。今天保护互联网信息安全的加密方式称为“公开密钥”密码体系，其原理是通过加密算法，生成网络上传播的公开密钥，以及留在计算机内部的私人密钥，两个密钥须配合使用才能实现完整的加密和解密过程。目前，互联网使用的加密标准是20世纪70年代诞生的RSA算法。
就在上个月，我国成功发射世界上首颗量子通信卫星，这是通信安全的重要里程碑。而这次，天宫二号携带的“量子密钥分配试验空间终端”，目标是为实现世界上首个基于载人航天空间平台的空-地量子密钥分配演示实验。为载人航天的空地间量子保密通信，以及未来的实用化天地一体广域量子保密通信网络建设打下基础。
“太空看海”：三维成像微波高度计
更准确了解海洋环境安全性
天宫二号三维成像微波高度计是国际上第一次实现宽刈幅海面高度测量并能进行三维成像的微波高度计。它采用小角度、高精度干涉测量技术，能精确获得海面的干涉条纹信息，进而获得三维海面形态，再经过复杂的定标最终获得宽刈幅范围内的海平面高度测量。
为啥要用微波高度计测海？因为海洋灾害的发生，往往伴随着海洋环境的异常变化，例如局部海洋区域的海面高度和海面温度的异常升高。而海面高度的异常升高，例如“厄尔尼诺现象”，幅度仅为分米级，只有微波高度计能够敏锐地捕捉到这种细微的变化。
微波高度计项目的实施可为研究全球的海洋动力环境（包括海平面高度、海面风浪和洋流）提供直接的科学观测数据，同时为全球能量交换、气候变化的研究提供科学依据。
“太空种菜”：高等植物培养箱等
研究为人类太空生活生产食物
随着人类空间活动的深入开展，人类需要飞出地球，在地外空间长期生活和工作。
天宫二号实验室将开展两种代表性的植物——拟南芥和水稻的培养实验，着重探索在太空环境中如何控制植物开花结种的技术与方法，为建立保障人类长期空间生存所必需的生命生态支持系统奠定基础。
中国科学院上海技术物理研究所提供的高等植物培养箱具备在轨培养单元和样品返回单元，能够为植物生长提供必需的水分供给以及光照、温度控制，具备实时可见光图像和荧光图像获取功能，构成了现代的迷你太空温室，为研究植物在太空的生长发育提供支持。
