最昂貴的實驗室
空間站用途很廣。蘇聯、美國、歐洲等看重的是太空中的高真空、高純淨、微重力、高位置，以及在科學研究、國民經濟和軍事上的重大價值。
1971年，蘇聯首先將世界上第一個空間站——“禮炮-1”號送上了軌道。不甘落後的美國也於1973年發射了“天空實驗室”空間站。美國“天空實驗室”英文是Skylab，而真正的意思是太空實驗室。“天空實驗室”是美國第一個空間站。
1959年，馮·布勞恩向美國軍方提交一個龐大計劃。總體目標是登陸月球。布勞恩還詳細介紹了在空間軌道這個龐大舞台上建造一個太空實驗室，利用現有的火箭，就能將太空實驗室直接送入軌道。
1963年，美國空軍開始對載人軌道實驗室進行研究。美國空軍設計了一個小空間站：兩名宇航員、一架大型望遠鏡，用於照相偵察。小空間站與“大力神-2”型運載火箭的上麵級直徑相同。小空間站很簡單，就是將“雙子座”號飛船修改，在飛船底部加裝一個容納宇航員工作的“小箱子”。
布勞恩提出了更為雄心勃勃的計劃，建立一個更大的空間站。他設計了一個完整的空間站，外殼與“土星-5”運載火箭相匹配。內殼是一個圓柱形空間，居住容積可達13.7立方米。電力由太陽能帆板和電池提供。經過10年的研究修改，1969年8月8日，美國麥道飛機公司收到了一份合同，建造“天空實驗室”。
“天空實驗室”全長36米、最大直徑6.7米、重量77.088噸，加壓容積283.17立方米，乘員3人，造價30億美元。美國國家航空航天局專門為“天空實驗室”建造了3艘飛船，命名為“天空實驗室-1”號、“天空實驗室-2”號和“天空實驗室-3”號。每艘飛船重約20噸，乘員3人。
最複雜的實驗室
“天空實驗室”是當時向近地軌道發射的人造天體中重量和容量最大、最複雜的一個。“天空實驗室”是通過兩次發射對接而成的。運載火箭先將在地麵裝配好的工作艙、過渡艙、對接艙和太陽觀測台天文望遠鏡送入軌道；3名宇航員乘坐“阿波羅”號飛船進入空間站。宇航員在太空完成對接，組成完整的“天空實驗室”。
“天空實驗室”很像一架直升機。它是由工作艙、過渡艙、對接艙、太陽觀測台和指令服務艙組成，可提供 360立方米的工作場所。
“天空實驗室”的最大部分是工作艙。它分為上下兩層，好像一幢小別墅，保持室溫為15.6～20℃。工作艙的下層有一個大工作區和貯水箱、食物箱、冷凍箱以及實驗設備用品；上層供宇航員睡覺、吃飯、整理個人衛生、處理廢棄物，並進行一些實驗工作。工作艙外麵有一個薄的鋁製防護罩，發射時這個罩緊貼在軌道艙上，到大氣層外自動張開。防護罩距工作艙127毫米。它遮擋陽光使艙內保持合適的溫度，並可防止碰撞。 此外還有：過渡艙，宇航員進行艙外活動的進出口；對接艙，與指令服務艙對接的接口；太陽觀測台，可載人的天文觀測台。“阿波羅”號飛船的指令服務艙與“天空實驗室”連接，宇航員可以自由進出實驗室。
“天空實驗室”有2塊平板型太陽能帆板和4塊長條形太陽能帆板。2塊平板型太陽能帆板分列空間站的左右，像一對翅膀。4塊長條形太陽能帆板在空間站的尾部，放射狀排列，像一架直升機的4個槳葉。太陽能帆板為“天空實驗室”空間站提供所有電力。在太陽的照射下收集太陽能，將太陽能轉變為電能，一部分給空間站使用，一部分存儲在蓄電池裏。當空間站飛到地球的陰暗麵時，蓄電池釋放出電能，供空間站使用。
最成功的實驗室
1973年5月14日下午，美國肯尼迪航天中心第39A號發射台一片寂靜。經過改裝的巨大的“土星-5”號運載火箭正翹首仰望，等待最後的倒計時。“土星-5”號運載火箭曾經發射過17艘“阿波羅”號飛船，這次“土星-5”號火箭要將長3米、直徑6.7米、重77噸的大家夥“天空實驗室”送上太空，聽起來都有點懸。“土星-5”號是世界上最大的運載火箭，低軌道發射重量可以達到100噸，將“天空實驗室”送上太空沒有問題。隻是“天空實驗室”的體積似乎太大了一些，“土星-5”號做了相當大的改進和改裝。
17時30分，“土星-5”號點火。在一片歡呼聲中，“土星-5”號運載火箭攜帶著“天空實驗室”騰空而去。10分鍾後，美國休斯敦約翰遜航天中心報告：發射成功！“天空實驗室”已經進入近地點434千米，遠地點441.9千米，軌道傾角50°的運行軌道。
1973年5月25日、7月28日和11月16日，“阿波羅”號飛船先後把三批9名宇航員送上“天空實驗室”工作。他們進行了生物醫學、空間物理、天文觀測、資源勘探和工藝技術等試驗，拍攝了大量太陽活動照片和地球表麵照片，研究了人類在空間活動中的各種現象。宇航員進行了2000多項科學和醫學實驗，包括長時間微重力實驗、8小時的太陽能試驗、發現了太陽冕洞等。“天空實驗室”有上百台先進的科研儀器，為人類提供太陽最詳盡的天文觀察和研究，是觀察太陽的最成功的實驗室。