最昂贵的实验室
空间站用途很广。苏联、美国、欧洲等看重的是太空中的高真空、高纯净、微重力、高位置，以及在科学研究、国民经济和军事上的重大价值。
1971年，苏联首先将世界上第一个空间站——“礼炮-1”号送上了轨道。不甘落后的美国也于1973年发射了“天空实验室”空间站。美国“天空实验室”英文是Skylab，而真正的意思是太空实验室。“天空实验室”是美国第一个空间站。
1959年，冯·布劳恩向美国军方提交一个庞大计划。总体目标是登陆月球。布劳恩还详细介绍了在空间轨道这个庞大舞台上建造一个太空实验室，利用现有的火箭，就能将太空实验室直接送入轨道。
1963年，美国空军开始对载人轨道实验室进行研究。美国空军设计了一个小空间站：两名宇航员、一架大型望远镜，用于照相侦察。小空间站与“大力神-2”型运载火箭的上面级直径相同。小空间站很简单，就是将“双子座”号飞船修改，在飞船底部加装一个容纳宇航员工作的“小箱子”。
布劳恩提出了更为雄心勃勃的计划，建立一个更大的空间站。他设计了一个完整的空间站，外壳与“土星-5”运载火箭相匹配。内壳是一个圆柱形空间，居住容积可达13.7立方米。电力由太阳能帆板和电池提供。经过10年的研究修改，1969年8月8日，美国麦道飞机公司收到了一份合同，建造“天空实验室”。
“天空实验室”全长36米、最大直径6.7米、重量77.088吨，加压容积283.17立方米，乘员3人，造价30亿美元。美国国家航空航天局专门为“天空实验室”建造了3艘飞船，命名为“天空实验室-1”号、“天空实验室-2”号和“天空实验室-3”号。每艘飞船重约20吨，乘员3人。
最复杂的实验室
“天空实验室”是当时向近地轨道发射的人造天体中重量和容量最大、最复杂的一个。“天空实验室”是通过两次发射对接而成的。运载火箭先将在地面装配好的工作舱、过渡舱、对接舱和太阳观测台天文望远镜送入轨道；3名宇航员乘坐“阿波罗”号飞船进入空间站。宇航员在太空完成对接，组成完整的“天空实验室”。
“天空实验室”很像一架直升机。它是由工作舱、过渡舱、对接舱、太阳观测台和指令服务舱组成，可提供 360立方米的工作场所。
“天空实验室”的最大部分是工作舱。它分为上下两层，好像一幢小别墅，保持室温为15.6～20℃。工作舱的下层有一个大工作区和贮水箱、食物箱、冷冻箱以及实验设备用品；上层供宇航员睡觉、吃饭、整理个人卫生、处理废弃物，并进行一些实验工作。工作舱外面有一个薄的铝制防护罩，发射时这个罩紧贴在轨道舱上，到大气层外自动张开。防护罩距工作舱127毫米。它遮挡阳光使舱内保持合适的温度，并可防止碰撞。 此外还有：过渡舱，宇航员进行舱外活动的进出口；对接舱，与指令服务舱对接的接口；太阳观测台，可载人的天文观测台。“阿波罗”号飞船的指令服务舱与“天空实验室”连接，宇航员可以自由进出实验室。
“天空实验室”有2块平板型太阳能帆板和4块长条形太阳能帆板。2块平板型太阳能帆板分列空间站的左右，像一对翅膀。4块长条形太阳能帆板在空间站的尾部，放射状排列，像一架直升机的4个桨叶。太阳能帆板为“天空实验室”空间站提供所有电力。在太阳的照射下收集太阳能，将太阳能转变为电能，一部分给空间站使用，一部分存储在蓄电池里。当空间站飞到地球的阴暗面时，蓄电池释放出电能，供空间站使用。
最成功的实验室
1973年5月14日下午，美国肯尼迪航天中心第39A号发射台一片寂静。经过改装的巨大的“土星-5”号运载火箭正翘首仰望，等待最后的倒计时。“土星-5”号运载火箭曾经发射过17艘“阿波罗”号飞船，这次“土星-5”号火箭要将长3米、直径6.7米、重77吨的大家伙“天空实验室”送上太空，听起来都有点悬。“土星-5”号是世界上最大的运载火箭，低轨道发射重量可以达到100吨，将“天空实验室”送上太空没有问题。只是“天空实验室”的体积似乎太大了一些，“土星-5”号做了相当大的改进和改装。
17时30分，“土星-5”号点火。在一片欢呼声中，“土星-5”号运载火箭携带着“天空实验室”腾空而去。10分钟后，美国休斯敦约翰逊航天中心报告：发射成功！“天空实验室”已经进入近地点434千米，远地点441.9千米，轨道倾角50°的运行轨道。
1973年5月25日、7月28日和11月16日，“阿波罗”号飞船先后把三批9名宇航员送上“天空实验室”工作。他们进行了生物医学、空间物理、天文观测、资源勘探和工艺技术等试验，拍摄了大量太阳活动照片和地球表面照片，研究了人类在空间活动中的各种现象。宇航员进行了2000多项科学和医学实验，包括长时间微重力实验、8小时的太阳能试验、发现了太阳冕洞等。“天空实验室”有上百台先进的科研仪器，为人类提供太阳最详尽的天文观察和研究，是观察太阳的最成功的实验室。
“天空实验室”每天绕地球约15圈半，为人类观察、研究地球提供了大量的第一手资料。宇航员在天上进行太空行走，记录了肆虐的龙卷风，拍摄了核武器爆炸的云团，看见了一座座庞大辉煌城市的夜景，也看见了人类破坏大自然的惨状。
最麻烦的实验室
1973年5月25日13时整，第一艘飞往“天空实验室”的“天空实验室-1”号飞船升空，执行一项最紧迫的任务：修理空间站。由于“天空实验室”的太阳与陨石防护盾牌和一块太阳能帆板在发射过程中撕裂了，剩下的太阳能帆板受到干扰。如果没有防护盾牌屏蔽，“天空实验室”在灼热的阳光下烘烤，空间站内在高温下会释放出有毒物质，损坏摄影摄像设备、胶片磁带和储存的食品。指令长克尔温、飞行员康拉德和任务工程师魏茨领命出发。他们必须加快工作速度。
宇航员经过一次失败后，还是修好了卡住的太阳能帆板，用一把大“阳伞”作为替代，为“天空实验室”遮阳。经过修复，“天空实验室”里面的温度降至宇航员可以进入的温度。两个星期后，康拉德和克尔温进行了太空行走，经过艰苦努力，太阳能帆板能够挺立和自由转动了，电力开始输入他们新的“家”。“天空实验室”空间站可以说是最麻烦的实验室，从一升空就故障不断，维修不断。
宇航员们报告说，食品很好吃，但略微平淡了点。他们更愿意使用更多的调味品，以提高食物的味道。食品消费的数量和种类受到严格控制，出于医学和健康的考虑，盐的使用量也受到限制。
他们在近1个月的时间里，进一步维修空间站，进行医学实验，收集太阳和地球科学数据，拍摄了392小时的胶片和29000张照片。宇航员在“天空实验室-1”号飞船生活工作了28天，飞行了1850万千米，两人3次太空行走，各5小时41分，打破了美国载人航天飞行纪录。1973年6月22日13时49分48秒，“天空实验室-1”号飞船返回舱溅落在距搜救船“提康德罗加”号军舰9.6千米的太平洋。“天空实验室-1”号飞船创造了当时载人航天飞行的最长纪录——最长飞行距离和最长太空对接。
最聪明的实验室
“天空实验室”汇集了人类最先进的科研仪器和技术。科学家称它为最聪明的实验室。为了研究太空飞行给人类造成的影响、太空医学、太空生命特性和验证“天空实验室”的科学性，第二支科考队出发了。
“天空实验室-2”号飞船于1973年7月28日11时10分50秒发射。飞船运行在近地点423千米，远地点441千米，轨道周期93.2分钟，轨道倾角50°的低轨道飞行59天11小时9分1秒。指令长欧文·加里奥特，飞行员杰克·洛斯马和任务工程师鲍尔安在“天空实验室”空间站为期1084.7小时，进行了医学、太阳观测、地球资源和其他领域的科学实验。
由于空间站反应控制系统发生泄漏，宇航员第一个任务就是堵漏。两位宇航员进行3次太空行走，各13小时43分。第一次太空行走，安装了双杆天棚，为防止微小流星体破坏设置的屏障，给空间站安装遮阳伞。
宇航员开展全面的太空医学实验研究计划，收集宇航员的空间生理和延长太空飞行任务的数据。如腿部力量测量，立体透视等。在宇宙空间飞行中，宇航员容易患“浮肿脸综合症”。宇航员在飞行中，测量躯干和四肢围度，收集更多的数据，包括面部照片、动脉血液流量、血红蛋白、尿比重、尿量等。在飞行途中，研究“浮肿脸综合症”更能揭示太空病的起因和病理。医学仪器将测试身体流体分布与液体平衡，以获得更多流体转移信息。
“天空实验室”通过收集宇航员的身体数据评估健康状况、牙齿保健、环境和微生物学、宇宙辐射等。其他评估针对宇航员操纵设备、居住、活动、维修、实验研究等，以便更好地了解在太空中生活和工作的各个方面。
宇航员们在“天空实验室”研究微重力对小鼠的影响，果蝇、单个细胞和细胞的培养。研究人体肺细胞在微重力环境下培养的生化特性。两个动物实验很有趣，观察小白鼠和醋虫昼夜节律。后来由于电力故障，造成动物死亡，这两个实验没成功。
