6月19日14点55分，天舟一号货运飞船完成与天宫二号空间实验室的绕飞和第二次交会对接试验。中国载人航天工程副总指挥、中国航天科工集团公司董事长高红卫，中国载人航天工程副总指挥、中国航天科技集团公司董事长雷凡培等在中国载人航天指挥中心指导对接。
6月19日9点37分，在地面决策指导下，天舟一号绕飞试验开始实施。地面首先发送分离指令，天宫二号停控，对接机构解锁。两航天器分离后，天舟一号按程序逐步撤退至后向5千米，并保持约90分钟。地面确认航天器状态正常后，发令控制天舟一号开始绕飞，从后向5千米绕飞至天宫二号前向5千米。在此期间，天舟一号完成偏航180度转倒飞，天宫二号完成偏航180度转正飞。
绕飞试验完成后，天舟一号与天宫二号开始第二次交会对接试验。天舟一号离开前向5千米停泊点，逐步接近至前向30米，之后与天宫二号对接机构接触，完成对接试验。此次试验的顺利完成，巩固了航天器多方位空间交会技术，对于后续空间站工程建设具有重要意义。
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