Tàu vũ trụ Thiên Chu-1 được phóng lên quỹ đạo bằng tên lửa đẩy Trường Chinh-7 Y2 (Changzheng-7 Y2) từ Trung tâm phóng vệ tinh Văn Xương (Wenchang), ở miền Nam tỉnh Hải Nam (Hainan) của Trung Quốc. 

Thiên Chu-1 có trọng lượng cất cánh là 13 tấn, chở được tới 6 tấn hàng và có thể ở trong không gian 3 tháng. Trên quỹ đạo, tàu Thiên Chu-1 sẽ kết nối với phòng thí nghiệm của trạm Thiên Cung (Tiangong-2), để vận chuyển nhu yếu phẩm cho các nhà du hành làm việc trên trạm này, tiếp nhiên liệu và tiến hành một số thử nghiệm khác, trước khi trở lại mặt đất. 

Trung Quốc đặt mục tiêu xây dựng một trạm vũ trụ thường trực tồn tại ít nhất 10 năm trên quỹ đạo, và việc phóng thành công tàu chở hàng Thiên Chu-1 có ý nghĩa quan trọng để duy trì hoạt động của trạm vũ trụ này.

TTXVN