空气锁是“天空实验室”里的一种特殊装置。它是轨道工作舱通向宇宙空间的咽喉。空气锁上装有内外几道门。宇航员要出舱的时候，先打开和轨道工作舱相连的门。宇航员进入空气锁后，关闭这道门，然后打开通往宇宙空间的门，走出舱外。这样，轨道工作舱里的气体不会大量漏走。空气锁正好像是一把用来锁住轨道工作舱里气体不得外跑的锁。空气锁装在轨道工作舱和多用途对接舱之间。轨道工作舱的生命保障系统的主要设备都放在空气锁里。
多用途对接舱有两个对接舱口，用来跟“阿波罗”飞船对接，一个在它的纵轴方向，另一个装在侧边，因此，“天空实验室”可以同时停靠两艘“阿波罗”飞船。宇航员通过对接舱口进入“天空实验室”。多用途对接舱里装有控制太阳望远镜的设备，舱壁上开有两个窗口，其中一个面对太阳望远镜，宇航员通过这个窗口可以一边操作，一边观看太阳望远镜的转动情况。
10吨重的太阳望远镜用来观测太阳。它的结构类似于“阿波罗”飞船的登月舱，用支架固定在多用途对接舱上面。太阳望远镜所需要的电源，由它上面的4块风车状太阳能电池帆板供给。4块太阳能电池帆板平均可以发出2500瓦电力。
1973年5月14日，“土星5”号火箭载着“天空实验室”从地面起飞了。可是，不幸得很，刚飞了63秒，轨道工作舱的防护罩就提前打开了，高速气流立即把防护罩撕掉。两个翼状太阳能电池帆板中的一块也被气流带走，幸存的一块却被防护罩的碎片缠住无法打开。因此，“天空实验室”到达轨道以后，全部电力靠太阳望远镜上的电池帆板提供，使“天空实验室”的电力减少了大半。“天空实验室”处于严重缺电状态，许多仪器设备无法工作，许多科学试验看来就要告吹。另外，轨道工作舱防护罩撕掉后，轨道工作舱外壁直接暴露在太阳光之下，舱里温度急剧上升，平均温度高达50℃左右。这样高的温度，宇航员无法生活和工作。“天空实验室”发生了这样的故障，使得第一批宇航员的起飞被迫推迟了10天。在这10天中，为了抢修“天空实验室”，地面进行了紧张的准备。到5月25日，3名宇航员担负着艰巨的使命乘坐“阿波罗”飞船飞往“天空实验室”。“阿波罗”飞船跟“天空实验室”对接以后，宇航员进入“天空实验室”，宇航员从多用途对接舱的窗口，把一顶10米直径的遮阳伞伸到宇宙空间，遮住了太阳光，使轨道工作舱里的温度很快下降到了27℃左右。此后，两名宇航员穿着宇宙服，爬出“天空实验室”，花了3个小时，用切割工具切去了缠住太阳能电池板的防护罩碎片，终于使幸存的一块翼状太阳能电池帆板打开了，解决了“天空实验室”的用电问题。第一批宇航员完成“天空实验室”的修复任务后，在“天空实验室”里工作和生活了28天，顺利地返回地面。
从“天空实验室”的修复可以看出人在空间的作用是多么重大。如果没有宇航员去修理，那么价值25亿美元的“天空实验室”就将付之东流，成为空间的一堆垃圾。
修复后的“天空实验室”
“天空实验室”先后接待了3批宇航员，共9人。9名宇航员在“天空实验室”里用58种仪器进行了天文、地理和医学等270多项科学研究。用太阳望远镜观测太阳，并拍摄了18万张太阳活动的照片；用6种遥感仪器对地球进行观测，勘探地球资源，侦察军事目标，共拍摄了40000多张地面照片，用7种仪器研究太阳系和银河系的情况；用自行车功量计和下身负压等装置研究长期失重对人体生理的影响；此外，还进行了一些失重条件下的金属加工试验。
“天空实验室”由于轨道不断降低，仪器失灵，无法控制，于1979年7月11日进入大气层烧毁，碎片散落在澳大利亚西南的印度洋近岸地区。
这次“天空实验室”完全由国防部控制进行飞行，圆满结束了美国最长的载人空间飞行。
由于“天空实验室”飞行由国防部负责，获取的许多方面成果未公布于世，只把一般不甚重要的内容公布。而国防部执行军用飞行任务、技术实验，并为未来空间站进行的专门试验，载人机动飞行器手控改进型的试飞，均属于保密范围。
“天空实验室”一个主要目的是为载人空间站设计提供飞行依据，也就是说，是美国未来空间站的小规模预演飞行。
初期的“水星”、“双子星”以及“阿波罗”飞船内的宇航员，住在狭窄而有限的舱内，过着幽禁孤独的生活，吃的是膏状食物及塑料袋里的流质，使宇航员失去了在地面上所吃的美味佳肴。“天空实验室”住室比前几类型宇宙飞船要舒适得多，有368立方米的空间供宇航员活动和工作，还有沐浴和个人卫生设备，有约907千克的食品储藏在11个食品储存器和5个食品冷冻器内，调换花样的冷热餐装在金属餐盒内。在空间站没有什么可洗的衣物，因为宇航员换下的衣服都投到垃圾筒里处理掉。在住室的柜内存放着印件夹克、短衬衣和工装，30件外衣，15双鞋袜和手套，以及210条衬裤，还有其他衣服放在应急舱内。高级盥洗室里有55块香皂、90千克毛巾、1.8万个大小便袋。实际上，盥洗室内也备有医药品，似一个小小医务室，对宇航员进行矿物质和体液平衡的研究。科学家感兴趣的是，在无重力环境下，人体化学变化的准确机制，并研究宇航员返回地面后对正常重力环境的适应能力。
“空间实验室”空间站
欧洲人一直没有掌握返回卫星的技术，也没有载人飞船。但是，欧洲人很早就看到了空间站的广泛用途和发展前景，在80年代初就研制出了一种小型的空间站，命名为“空间实验室”。但是这种实验室的确也仅仅是个实验室，是个圆柱形舱段，它自己本身没有动力系统，也不能独立自主地在太空活动，只能在航天飞机的货舱里静卧着，其电源、气源和通信系统都要依靠“母体”来抚育，真是不折不扣的一个“腹中胎儿”。
这座实验室由密封舱、平台两部分组成。密封舱有生命保障系统和工作间、调试仪器设备；平台是非密封舱，其中安装着各种试验仪器设备。它的实验项目、设备包括：太阳光谱、合成孔径雷达、X射线天文学、太阳常数、带电粒子射线、生物静力、莱曼。射线和生物、微波等。
1983年11月28日至12月8日，由美国“哥伦比亚”号航天飞机第一次装载进入太空，共进行了73个基本项目的数百次实验。以后又由“挑战者”号航天飞机三次带人太空，进行了特种材料加工、晶体生长、流体力学、生命科学、大气物理和天文方面的许多实验。
“空间实验室”的结构
“空间实验室”是一种载人的、可重复使用的、费用低廉、多用途的实验室。室内充一个大气压的氮氧混合体，带有多种实验仪器设备和一个U形实验工作台。它是航天飞机最重要的有效载荷。“空间实验室”可重复使用50次左右，工作寿命为10年。它被航天飞机运载到近地轨道后，只能附着在航天飞机上一起飞行并一起返回。“空间实验室”的实验人员也需要在航天飞机的座舱内生活、休息、睡眠和进行其他活动，工作时经过气闸舱和专门通道到实验室去工作。实验室中的能源、数据传输、冷却等系统都利用航天飞机上的相应分系统，不再单独配备。这样，可以充分地利用和发挥“空间实验室”的效用，使“空间实验室”可以进行纯实验性工作，许多服务性的工作均由航天飞机的各个分系统提供。因此，“空间实验室”虽然比天空实验室小得多，但它与航天飞机相结合，却可以成为一个高效率的空间科学实验装置。
“空间实验室”的设计必须与航天飞机相适应，例如实验室的最大外部尺寸绝不能超过货舱4.5米×1.8米的尺寸。实验室的基本设计思想之一，是采用积木式结构，以使实验设备易于更换，适于进行多种科研任务。为了使“空间实验室”适应多次重复使用的要求，必须把它设计得具有最大的适应性和灵活性。例如实验室不仅能容纳许多小型实验仪器，而且能装载大型实验设备，既能把各种研究和实验设备装到实验室中的一间空调舱内，也能把全部实验设备暴露于宇宙空间。
欧洲空间局的“空间实验室”
“空间实验室”主要由2个基本部件所组成。一是加压舱，一是暴露在空间的U形工作台。这2个部件既可单独使用，也可联合使用。这样，方案中的“空间实验室”可以组成13种结构形式，一般情况下，我们所说的“空间实验室”是由加压舱、U形台、与航天飞机相连接的供应管道、通道和圆顶舱组成。
加压舱是由1个或几个直径为4.1米，长2.7米的加压圆柱体构成。加压舱是铝制结构。它可以分成1个核心段和几个实验段。核心段的前部装有实验室的全部操作仪器，诸如监视压力、温度等环境的控制仪器，接受科学技术数据的指示和自动记录仪器等。核心段的后部装有探测设备。实验段用来提供更大的工作空间并装置研究和实验设备，还有观测窗口和一个1米直径的试验气闸隔舱。加压舱外壁有隔热层，以防强烈的热辐射和微流星的损伤。
整个加压舱是密封的，舱内装有生命保证和环境控制系统，所以舱内具有和地面一样舒适的环境，实验人员如同在地面上厂样，可以不穿宇宙服工作。
U形台是一个U字形轻型结构平台，是由铝合金蜂窝夹层结构制成。它的任务是把需要在真空环境中进行试验的研究和实验设备直接暴露在空间。U形台长2.9米，最大直径为3.77米。U形台可用单台、双台、最多可连接5个平台，在航天飞机的货舱内形成一个长形实验台。U形台的内、外壁夹层中装置电缆、变换器和配电盘等技术装备。这样，U形台内部完全用于安放直接暴露在空间环境的各种科学仪器。如望远镜、照相机、雷达、天线、辐射计等。仪器可以固定在夹层的内壁上或固定在预定的载荷处。
当“空间实验室”不携带加压舱时，就在U形台装置一个圆顶舱。圆顶舱内的环境是可以控制的，压力为一个大气压，温度可在18～27℃之间调节。圆顶舱直径为1米，长2.5米。科研人员可在圆顶舱内操作仪器设备。如果还需要安装在常压下工作的仪器，可在U形台上再增设一个加压的圆顶舱，以供使用。
通道是供宇航员和科研人员来往于航天飞机座舱和“空间实验室”之间的过道。它由若干圆柱段和两个活动的连接环组成，通道的内径为1米，可允许穿着宇宙服、身高1.95米、肩宽75厘米的人通过，可以运送1.27米×0.56米×0.56米的设备通过通道。两个密封门，一个在航天飞机上，一个在“空间实验室”上，把通道完全密封起来。通道内设有照明设备。
“空间实验室”的生命保证系统，主要是装在加压舱底座下面的大气和温度控制两个分系统。空间实验室中的氧气也是由航天飞机供给，然后与实验室生命保证系统本身的氮，按比例混合。
“空间实验室”的电源主要由航天飞机供给，所供给的电源直流的为28伏，交流的分别为115和200伏，频率400周。共计3.6～5.1千瓦。如果实验室需要更多的电能，可以在实验室内增带一些电池组。
“空间实验室”的数据处理系统主要设有3台计算机，其中两台分别处理实验室各分系统的数据和处理研究与实验的数据，另一个备用。计算机的速度为每秒50万次。
“空间实验室”可容纳2至4名科研人员，它的性能有类似于前苏联“礼炮”号空间站之处。
“空间实验室”的观测计划航天飞机首次载人作地球轨道飞行，延至1981年4月。因此，“空间实验室”的首次飞行也推至1983年间。根据计划，“空间实验室”的第一次飞行由美国宇航局和欧洲空间局联合进行。首次飞行装在航天飞机上，作为期7天的飞行。“空间实验室”的飞行高度已定为250千米，倾角为57度。飞行目的除检验“空间实验室”及其分系统的飞行性能外，还将进行科学研究观测计划。参加第一次“空间实验室”的飞行试验项目，除美宇航局和欧洲空间局外，还有日本和印度的实验项目。但实验的有效载荷总重不得超过2.9吨，因为实验室的容积和所能提供的电源是有限制的。根据美宇航局和欧洲空间局的协议，两单位平均分配重量各为1.4吨，双方均不得超过1.45吨。两单位商定的首次飞行实验项目计有37项，欧洲空间局为24项，美国宇航局为13项，其中包括日本和印度的各一项实验。为参加“空间实验室”的研究，全世界已有2千多名科技人员报名，美宇航局和欧洲空间局从中挑选了222名研究人员，以参加首次飞行的77项实验的地面观测和分析研究工作。当进行轨道飞行时，“空间实验室”中的4名有效载荷专家将与在地面上的这些研究人员保持联系。这222人来自16个国家，计有欧洲12个国家的131人，他们分属于法国、英国、意大利、比利时、荷兰、西班牙、丹麦、挪威、瑞士、瑞典和奥地利。美国80人，加拿大、日本和印度有11人。
“空间实验室”首次联合飞行分配给欧洲的1.4吨重有效载荷，主要仪器设备约占卿千克，其中包括摄影测量设备150千克，地球观测仪器150千克，空间雪撬140千克和空间材料加工设备460千克。仅空间材料加工设备的重量就占总重的1／3，材料加工实验项目约为总实验项目的50％。
“空间实验室”在60年代初期将进行的实验项目，涉及范围极为广泛，从基础科学、应用技术直到工业生产的各个领域，概括起来可分为以下4个方面。
