神舟八号飞船于2011年11月1日5时58分07秒在酒泉卫星发射中心由长征二号F遥八火箭发射升空，火箭飞行583秒船箭分离，飞船准确进入预定轨道。之后，神舟八号分别于飞行第5圈、第13圈、第16圈、第19圈和第24圈实施了轨道机动，进入到与天宫一号处在相同轨道面的交会对接轨道。神舟八号飞行第28圈，相距天宫一号117公里时，两飞行器建立相对导航，在相对距离52公里处，北京时间11月2日23时08分，神舟八号转入自主控制。在交会测量设备的导引下，神舟八号飞船经过55分钟的飞行，4次轨道机动，到达距离天宫一号5公里的停泊点；继续飞行85分钟，两飞行器对接机构开始接触，期间，神舟八号在距离天宫一号400米、140米、30米处停泊，进行了位置精度控制和交会测量设备状态确认。之后，在8分钟时间内，对接机构完成了捕获、缓冲校正、拉回和锁紧四个过程，两航天器最终实现了刚性连接，形成组合体，交会对接完成。
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