由于引力波信号极其微弱，给空间引力波探测任务带来了极大的技术挑战，很多技术指标要求比现有水平高出好几个量级，因此在技术上难以一步到位，必须循序渐进、分步实施，需要通过技术试验卫星验证相关技术，待相关关键技术取得突破以后，再去研制能够在空间探测到引力波的卫星系统。为了 LISA 计划的顺利实施，欧洲历时 10 年研制了 LISA 探路者（LISA Pathfinder）技术验证星，于 2015 年 12 月成功发射，进入到绕日地 L2 点运行的轨道上完成了各项技术试验验证任务，开启了人类空间引力波探测的序幕，为 LISA项目的立项及工程研制提供了有力的支撑。国内的“太极”计划也安排了太极一号试验星的研制，并于 2019年 8 月发射入轨开展了相关技术试验。因此，对关键技术进行在轨验证是空间引力波探测计划实施不可或缺的一个重要环节。
对于应用于航天器上的精密测量技术，地面上的干扰因素比较多，尽管我们通过间接的测试加上一些仿真分析能够对相关指标做出一定的评价，但只有到轨道真实环境中才能得到更好的验证，这也是研制天琴一号卫星的初衷。天琴一号卫星担负的就是对空间引力波探测部分关键技术进行验证的使命，由中山大学、航天东方红卫星有限公司和华中科技大学联合论证提出，并于 2018 年 10 月获得了国家航天局的立项支持。天琴一号是“天琴”引力波探测计划技术试验验证的第一步，目的是构建空间高精度惯性基准，对无拖曳控制等空间引力波探测共性关键技术开展在轨验证。为达到这个目标，天琴一号卫星配置了高精度的惯性传感器和微牛级连续可调的推进系统，作为无拖曳控制系统的敏感器和执行机构，同时通过高稳定的温度控制、精准的质心控制，为无拖曳控制提供良好的环境保障。
天琴一号卫星是一颗低成本、短周期的微纳卫星，整星质量只有 103kg，采用搭载方式发射。卫星的平台电子产品基于航天东方红卫星有限公司经过多次在轨飞行验证的微纳卫星产品研制，根据任务需求进行一些适应性修改，在确保质量的前提下实现了短周期和低成本的目标；试验载荷则按照在轨试验任务目标，基于前期关键技术攻关成果和承研单位在相关领域多年的技术积累研制，也有效降低了研制风险。天琴一号卫星项目较好地实现了技术、成本、周期等方面的统筹兼顾，达到了预期的关键技术验证目的的同时，做到了既快又省。对于 1 颗 100kg 量级的微小卫星，又是搭载发射，各方面的约束条件比较苛刻，还不能有活动部件，给卫星设计和在轨试验都带来了很多难题。在研制过程中，项目团队根据任务的特殊性，平台和试验载荷一体化设计，不断优化卫星方案和在轨试验模式，以较小的代价获取了尽可能多的试验数据和成果，实现了较高的效费比。
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