在神舟七号载人航天飞行任务中，空间应用系统安排了两项主要的在轨应用任务：伴随卫星释放与绕飞和固体润滑材料与太阳电池基底薄膜材料外太空暴露实验。
1．任务目的
在神舟七号飞船自主飞行期间，在完成航天员出舱活动后，第31圈从飞船轨道舱的第Ⅰ-Ⅲ象限内前向5度释放伴随卫星，首次试验我国利用航天器平台二次释放空间飞行器技术和伴随飞行技术。
结合航天员出舱活动，开展低地球轨道固体润滑材料和太阳电池基底薄膜材料外太空暴露实验。实验样品材料由航天员出舱回收。通过材料的外太空暴露实验，研究外太空环境特别是原子氧和紫外辐照引起材料特性衰变、改性的机理，探索用于提高空间活动部件固体润滑材料性能和太阳电池基底材料性能的技术途径。
另外，应用系统空间环境预报中心在神舟七号任务工程阶段发布中长期预报，在临发射前、发射和飞船在轨运行阶段发布中期、短期预报和异常空间环境事件警报。
为了支持应用任务实施，空间应用系统有效载荷应用中心参加神舟7号飞行试验，承担有效载荷的在轨运行监测、控制与管理，接收有效载荷科学实验数据，提供应用服务等地面支持任务。
装船有效载荷产品4件，包括：
—伴随卫星星体（安装在释放机构上）；
—伴随卫星释放机构（安装在飞船轨道舱前端框上）；
—固体润滑材料试验装置（安装在飞船轨道舱轨道舱柱段I象限）；
—固体润滑材料样品回收袋（安装在轨道舱，返回时由航天员带回返回舱）。
以上有效载荷设备都是在我国载人航天工程支持下全新研制的，也是载人航天工程二步一阶段实施计划的第一次飞行应用任务。
2．伴星飞行试验流程
（1）伴星伴飞控制
在返回舱返回地面后，试验伴随卫星对轨道舱伴随飞行的能力。
由地面测控系统对伴星测定轨，空间目标监视系统对轨道舱进行测定轨，根据相对轨道对伴星实施轨道控制，使伴星逐渐接近飞船轨道舱，并最终形成围绕轨道舱的绕飞。
伴飞轨道控制采用“多天多次变轨，逐步逼近绕飞”的控制策略。整个控制过程分为：伴星远距离接近段、近距离逼近段、绕飞形成、绕飞保持和绕飞远离等五个阶段。
（2）伴星留轨管理
伴星留轨管理分为伴星随飞船发射入轨后的控制管理和对轨道舱实施伴飞试验期间的管理两个部分。
伴星随飞船发射入轨后的控制管理：
—由地面测控网对伴星进行测轨跟踪、遥测、遥控、数据注入等工作。
—伴星的工程遥测、数传数据等下行数据和外测数据汇集到北京中心，同时北京中心将伴星数据及应用系统所需的信息传送给有效载荷应用中心。
—有效载荷应用中心向北京中心发送伴星指令申请、注入数据和其他必要数据，供北京中心对伴星实施飞行控制使用。
对轨道舱实施伴飞试验期间的管理：
—我国空间目标监视网对轨道舱进行测定轨工作，并将有关信息传送给北京中心，并向有效载荷应用中心转发。伴飞过程的轨道控制由北京中心组织实施。
—伴星成功完成伴飞技术试验后，转入长期管理阶段。
—在3个月留轨寿命期内，由我国航天测控网、国内陆上站对伴星进行测轨跟踪、遥测、遥控、数据注入等工作，并根据轨道衰减和伴星剩余推进剂的情况合理考虑进行轨道维持。
—有效载荷应用中心向北京中心发送伴星指令申请、注入数据和其他必要数据，供北京中心对伴星实施飞行控制使用。
3．固体润滑材料实验流程
飞船入轨后，开始进行固体润滑材料实验，至航天员出舱活动时取回。飞船飞至第29～30圈航天员出舱活动，舱外活动期间由航天员回收固体润滑材料实验样品。具体的操作流程是：
—航天员在舱外打开实验装置的紧固机构→取回样品台→传递给舱内航天员→舱内航天员将样品台放入样品回收袋；
—航天员进入返回舱后将样品台及样品回收袋在返回舱内指定位置上固定→返回舱返回后，在飞船总装厂移交实验样品。
