發射過程
2020年3月，從航天科技集團五院了解到，疫情期間，神舟十二号載人飛船首次實現了與航天員中心的遠程測試。據介紹，團隊僅用一周時間便打通了從航天員中心到AIT大廳的多個網絡傳輸環節，減少人員交流的同時保證了任務正常進行，大大方便了疫情期間的工作。神舟十二号載人飛船團隊還加強自動化測試模式應用，用機器代替人工判讀，減少了現場三分之一的人員配置。
2021年1月29日報道，神舟十二号和神舟十三号飛船以及用于發射的長征二号F運載火箭正在進行總裝測試，将于2021年執行兩次載人航天飛行任務。
2021年4月15日，據中國載人航天工程辦公室消息，執行神舟十二号載人航天飛行任務的載人飛船及長征二号F遙十二運載火箭完成出廠前所有研制工作，已分批安全運抵酒泉衛星發射中心，開展發射場區總裝和測試工作。
2021年5月18日，據中國載人航天工程辦公室主任郝淳介紹，神舟十二号載人飛船将于6月份實施飛行任務。
2021年5月30日報道，神舟十二号飛行乘組已轉入強化訓練階段，正全力備戰即将到來的太空之旅。據了解，3名航天員将在軌駐留3個月，開展艙外維修維護、設備更換、科學應用載荷等一系列操作。楊利偉首先對神舟十二号飛行乘組的組成情況進行了介紹。
2021年6月9日，神舟十二号載人飛船與長征二号F遙十二運載火箭組合體已轉運至發射區。發射場設施設備狀态良好，後續将按計劃開展發射前的各項功能檢查、聯合測試等工作。
2021年6月16日，從神舟十二号載人飛行任務新聞發布會獲悉：天和核心艙與天舟二号組合體狀态穩定，各項設備工作正常，具備交會對接與航天員進駐條件。執行神舟十二号飛行任務的各系統已完成綜合演練，航天員飛行乘組狀态良好，發射前各項準備已基本就緒。
北京時間2021年6月17日清晨，神舟十二号載人飛行任務航天員乘組出征儀式，在酒泉衛星發射中心問天閣廣場舉行。6時32分，中國載人航天工程總指揮、空間站階段飛行任務總指揮部總指揮長李尚福下達命令，聶海勝、劉伯明、湯洪波3名航天員領命出征，即将開啟為期3個月的飛行任務，并将成為中國載人航天進入空間站階段後的首批太空訪客。
北京時間2021年6月17日9時22分，搭載神舟十二号載人飛船的長征二号F遙十二運載火箭，在酒泉衛星發射中心點火發射。此後，神舟十二号載人飛船與火箭成功分離，進入預定軌道，順利将聶海勝、劉伯明、湯洪波3名航天員送入太空，飛行乘組狀态良好，發射取得圓滿成功。
2021年9月27日下午，神舟十二号載人飛船返回艙開艙儀式在京舉行。
2021年11月4日，神舟十二号載人飛船搭載黨旗交接儀式在中國共産黨曆史展覽館紅色大廳舉行。
交會對接
北京時間2021年6月17日15時54分，據中國載人航天工程辦公室消息，神舟十二号載人飛船入軌後順利完成入軌狀态設置，采用自主快速交會對接模式成功對接于天和核心艙前向端口，與此前已對接的天舟二号貨運飛船一起構成三艙（船）組合體，整個交會對接過程曆時約6.5小時。這是天和核心艙發射入軌後，首次與載人飛船進行的交會對接。按任務實施計劃，3名航天員随後将從神舟十二号載人飛船進入天和核心艙。
北京時間2021年6月17日18時48分，航天員聶海勝、劉伯明、湯洪波先後進入天和核心艙，标志着中國人首次進入自己的空間站。後續，航天員乘組将按計劃開展相關工作。
飛行任務
主要目的
2021年6月16日，從神舟十二号載人飛行任務新聞發布會獲悉，神舟十二号載人飛行任務是空間站關鍵技術驗證階段第四次飛行任務，也是空間站階段首次載人飛行任務，任務有以下主要目的：在軌驗證航天員長期駐留、再生生保、空間物資補給、出艙活動、艙外操作、在軌維修等空間站建造和運營關鍵技術，首次檢驗東風着陸場的航天員搜索救援能力；開展多領域的空間應用及試（實）驗；綜合評估考核工程各系統執行空間站任務的功能和性能，進一步考核各系統間的匹配性和協調性，為後續任務積累經驗。按計劃，神舟十二号飛船入軌後，将采用自主快速交會對接模式對接于天和核心艙的前向端口，與天和核心艙、天舟二号貨運飛船形成組合體。航天員進駐核心艙，執行天地同步作息制度進行工作生活，駐留約3個月後，搭乘飛船返回艙返回東風着陸場。
四個方面
2021年6月16日，中國載人航天工程辦公室主任助理季啟明介紹，根據神舟十二号載人飛行任務總體安排，三名航天員在軌期間将主要完成四個方面的工作，計劃開展兩次出艙活動及艙外作業。這四項主要任務，
一是要開展核心艙組合體的日常管理，包括天和核心艙在軌測試、再生生保系統驗證、機械臂測試與操作訓練，以及物資與廢棄物管理等；
二是要開展兩次出艙活動及艙外作業，包括艙外服在軌轉移、組裝、測試，開展艙外工具箱的組裝、全景攝像機擡升和擴展泵組的安裝等工作；
三是要開展空間科學實驗和技術試驗。進行空間應用任務實驗設備的組裝和測試，按程序開展空間應用、航天醫學領域等實（試）驗，以及有關科普教育活動；
四是要進行航天員自身的健康管理。按計劃開展日常的生活照料、身體鍛煉，定期監測、維持與評估自身健康狀态。
四大特點
2021年6月16日，中國載人航天工程辦公室主任助理季啟明介紹，作為中國空間站階段的首次載人飛行，神舟十二号載人飛行任務承上啟下，十分關鍵。總體來看，神舟十二号載人飛行任務有四大特點，将為後續空間站建造及應用發展奠定堅實基礎，積累寶貴經驗。
一是将進一步驗證載人天地往返運輸系統的功能性能。改進後的長征二号F遙十二火箭提高了可靠性和安全性；神舟十二号載人飛船新增了自主快速交會對接、徑向交會對接和180天在軌停靠能力，改進了返回技術、進一步提高落點精度，還将首次啟用載人飛船應急救援任務模式。
二是将全面驗證航天員長期駐留保障技術。通過神舟十二号航天員乘組在軌工作生活3個月，考核驗證再生生保、空間站物資補給、航天員健康管理等航天員長期太空飛行的各項保障技術。
三是将在軌驗證航天員與機械臂共同完成出艙活動及艙外操作的能力。航天員将在機械臂的支持下，首次開展較長時間的出艙活動，進行艙外的設備安裝、維修維護等操作作業。
四是将首次檢驗東風着陸場的搜索回收能力。着陸場從内蒙古四子王旗調整到東風着陸場，首次開啟着陸場系統常态化應急待命搜救模式。
五個首次
首次實施載人飛船自主快速交會對接
由航天科技集團五院抓總研制的神舟十二号載人飛船将首次實施載人自主快速交會對接，在空間站不斷調整姿态的配合下，神舟十二号載人飛船最快能實現發射後6.5小時與空間站對接。
首次繞飛空間站，并與空間站徑向交會
在此次任務中，神舟十二号載人飛船的交會能力得到加強，具有更複雜的交會對接飛行模式，具備與空間站進行前向、後向、徑向對接口對接和分離的功能，并将在本次任務中首次開展繞飛和徑向交會對接試驗。
首次實現長期在軌停靠
神舟十二号載人飛船将實現，在軌停靠3個月。為适應空間站複雜構型和姿态帶來的複雜外熱流條件，神舟團隊對返回艙、推進發動機和貯箱等熱控方案，船站并網供電方案進行了專項設計，使飛船具備了供電、熱環境保障的适應性配套條件。
首次具備從不同高度軌道返回東風着陸場的能力
在神舟十二号之前，載人飛船都從固定的軌道返回地球。空間站任務中，空間站為了節省推進劑的消耗，軌道位置會随着不同時間節點而進行相應的調整，以滿足長期停靠的要求。
首次具備天地結合多重保證的應急救援能力
“載人航天，人命關天”始終是神舟團隊心中至高無上的信條，為了保證天上、地上都具有保護航天員生命，在緊急條件下接回航天員的能力，神舟團隊開創了天地結合的應急救援任務模式，即攜帶兩艘飛船進場，由一艘船作為發射船的備份，将成為遇到突發情況時航天員的生命救援之舟。
首次出艙活動
2021年7月4日，神舟十二号航天員進行中國空間站首次出艙活動。按計劃，在神舟十二号任務期間，航天員會開展兩次出艙活動及艙外作業。
2021年7月4日，神舟十二号航天員乘組圓滿完成空間站階段首次出艙活動全部既定任務，已安全返回空間站天和核心艙。
2021年8月16日，航天員與地面進行了出艙程序演練，進行了機械臂的在軌操作，進一步熟悉固化了出艙程序。
2021年8月17日消息，神舟十二号航天員乘組将于近日擇機執行第二次出艙活動。
第二次出艙活動
2021年8月20日，三名航天員再次執行出艙任務。聶海勝、劉伯明出艙作業，湯洪波留在艙内執行指揮與協作任務。出艙任務主要有三項：安裝艙外的熱控擴展泵組、擡升艙外全景攝像機D、以及組裝艙外工具箱。8月20日8時38分，航天員聶海勝成功開啟天和核心艙節點艙出艙艙門，截至10時12分，航天員聶海勝、航天員劉伯明身着中國自主研制的新一代“飛天”艙外航天服，已先後從天和核心艙節點艙成功出艙，并已完成在機械臂上安裝腳限位器和艙外工作台等工作。航天員聶海勝、航天員劉伯明已安全返回天和核心艙，比原計劃提前了約一小時。空間站階段航天員第二次出艙活動取得圓滿成功。
此次出艙活動，天地間大力協同、艙内外密切配合，先後完成了艙外擴展泵組安裝、全景相機D擡升等任務，全過程順利圓滿，進一步檢驗了我國新一代艙外航天服的功能性能，檢驗了航天員與機械臂協同工作的能力及出艙活動相關支持設備的可靠性與安全性。
撤離空間站組合體
北京時間2021年9月16日8時56分，神舟十二号載人飛船與空間站天和核心艙成功實施分離。截至目前，神舟十二号航天員乘組已在空間站組合體工作生活了90天，刷新了中國航天員單次飛行任務太空駐留時間的紀錄。
飛行乘組
2021年06月16日，中國空間站階段飛行任務總指揮部在酒泉衛星發射中心召開神舟十二号載人飛行任務新聞發布會，通報此次任務有關情況。聶海勝、劉伯明、湯洪波3名航天員将執行神舟十二号載人飛行任務。
任務标識
2021年6月15日，在神舟十二号載人飛行任務實施之際，中國載人航天工程辦公室正式發布本次飛行任務标識。
飛船結構
神舟十二飛船主要方案繼承二期神舟系列飛船設計，為推進艙、返回艙、軌道艙三艙結構，總長度約9米，總重量約8噸。在軌為三艙飛行，返回前軌道艙、推進艙依次分離，返回艙單艙返回地面，着陸以降落傘減速為主，着陸緩沖發動機配合确保着陸安全。
飛船設計
智能化
飛船自身的設備及零部件也在不斷進行升級換代，産品的技術成熟度、質量與可靠性也随之提高，飛船的智能化水平也在不斷提升。
故障診斷
飛船能夠自主故障診斷隔離，通過船上的設備能夠自動進行識别故障，自動處置故障，使平台在運行過程中的可靠性安全性提高。
交會對接
如果神舟飛船在與空間站天和核心艙自動對接過程中，如果發生相對位置、相對姿态的測量控制設備故障，導緻不能進行自動對接時，神舟飛船可轉由航天員手動控制飛船完成對接。在停靠空間站期間，如果空間站發生嚴重威脅航天員生命的事故，神舟飛船具備随時緊急撤離空間站，安全返回地球的能力。
技術性能
神舟十二号飛船經曆上升、入軌交會飛行後，将與已經和天舟貨運船形成組合體的空間站核心艙對接，航天員進入空間站組合體，執行空間站建造階段第一次任務。後續，待航天員本次飛行任務完成，航天員返回飛船，飛船撤離空間站，執行返回和着陸飛行，将航天員安全帶回地面。
首次執行空間站航天員往返運輸任務，神舟十二号飛船自然有特别之處。首先是空間交會和返回技術的升級，本次任務将采用快速交會技術，在空間站核心艙的配合下，由飛船控制計算機自主計算和執行軌道控制，發射後約6.5小時完成與核心艙的對接，航天員即可以進入空間站開始太空生活和工作，大約與從北京乘坐高鐵到長沙的時間相當，可以大大減少地面飛行控制人員的工作量和工作時間。同時，對返回過程控制算法進行改進，使航天員返回過程和着陸落點位置控制更可靠。
其次，面對以往卡脖子的芯片，神舟十二号飛船進行了多項國産化芯片應用改進，元器件和原材料全面實現自主可控，飛船使用的控制計算機、數據管理計算機完全使用國産CPU芯片。而且随着中國北鬥系統全球組網完成，北鬥導航終端也引入飛船設計中，導航計算、返回搜救落點報告等都采用了北鬥系統定位數據。依托中國中繼衛星系統，測控由地基測控為主全面轉為天基測控為主，地面站船測控為輔，減少對測站、測量船的需求，既擴大了測控覆蓋率，又節約了任務成本。
神舟十二号的運載火箭長征二号F遙十二運載火箭在此前基礎上，共進行了109項技術狀态更改，将長征二号F運載火箭的可靠性從指标要求的0.97提升到0.9894，再次刷新了自身紀錄。
返回地球
載人航天工程空間站工程階段飛行任務總指揮部決定，2021年9月17日神舟十二号飛船返回地球。2021年9月17日，神舟十二号載人飛船返回艙主降落傘打開，下降速度減緩，神舟十二号返回艙搭載三名航天員即将返回地面。
2021年9月17日，神舟十二号載人飛船三名航天員聶海勝、劉伯明、湯洪波順利返回地球，神舟十二号載人飛行任務取得圓滿成功！
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2021年8月21日，神舟十二号三名航天員聶海勝、劉伯明和湯洪波，9月3日将在空間站與香港青少年進行實時“天地對話”，并帶領香港市民參觀空間站的天和核心艙，回答征集到的香港市民問題。
2021年8月22日，央視記者在航天員中心通過天地對話的方式，獨家采訪了神舟十二号航天員乘組，他們分享了自己執行任務的情況。
2021年8月，中國載人航天工程辦公室官方發布神舟十二号航天員在軌拍攝的高清大圖。其中，聶海勝在太空拍下北京夜景。
從航天科技集團五院了解到，疫情期間，五院載人航天總體部發起“沖鋒舟”行動，确保新一代載人飛船試驗船、空間站、神舟十二号、天舟二号等型号任務順利進行并取得新進展。新冠肺炎疫情發生後，五院載人航天總體部黨委發起了“沖鋒舟”行動，各黨支部黨員争做神舟團隊先鋒，架起“沖鋒舟”，共克時艱，奪取疫情防控阻擊戰和載人航天任務攻堅戰的雙勝利。“沖鋒舟”行動中，五院載人航天總體部采取有效措施應對疫情，有序推進複工複産。例如，黨支部對北京航天城AIT總裝測試大廳實行“三統一”管理：統一安排載人各型号AIT工作，統一開展AIT區域防疫管理，統一提供就餐等條件保障。疫情期間，保障了250多位崗位人員、4000餘人次的正常工作。新一代載人飛船試驗船發射場工作與飛控工作有序推進。近日，試驗船的飛控試驗隊已經進駐到北京航天飛行控制中心，開啟了全封閉工作模式，并将一直持續到任務結束。據媒體前幾日報道，該試驗船已在文昌衛星發射中心完成測試工作，後續将由長征五号B運載火箭進行發射。
