天空实验室，美国第一个环绕地球的航天站。用“土星5号”运载火箭发射。轨道高度约435公里，运行周期93分钟，倾角50度。由轨道工作舱、过渡舱、多用途对接舱、太阳望远镜和“阿波罗”飞船5部分组成，全长36米，最大直径6.7米，重约80吨。航天员由“阿波罗”飞船接送。自1973年5月到1974年2月先后接纳过3批航天员，每批3人，在站分别工作了28天、59天和84天，进行了270多项研究实验，拍摄了18万张太阳活动的照片、4万多张地面照片，还进行了长期失重人体生理学试验和失重下材料加工的试验。1979年7月11日进入大气层烧毁。
初期航天竞争中失利以后，美国人不仅搞抢先载人登月的“阿波罗”计划，“把苏联人摔倒在月球上”，而且要一鼓作气，逐渐甩掉一次性使用的火箭和一次性使用的载人飞船，而建设永久性航天站和为它配套的天地往返运输系统——航天飞机，要远远地将苏联人抛在后面，为此拟订了“天空实验室计划”。
1966年美国提出土星S-IVB级箭体试验模块（SSESM，Saturn S-IVB spent-stage experiment support module）方案，用土星5号火箭的第三级箭体改造为空间站主体，SSESM在竞争中落败于载人轨道实验室(MOL)方案。
1969年MOL被取消。由于阿波罗18到20任务的取消，NASA空余出三枚土星5号火箭，于是SSESM改为“天空实验室”。
20世纪70年代美国在结束阿波罗项目后，预算削减同时投入重点转向航天飞机项目，对比空间站项目的进度和能力，美国同期在空间站技术上仍然领先于苏联。
1973年5月14日，美国在肯尼迪宇宙中心发射的第一个轨道空间实验室是人类迄今向近地轨道发射的人造天体中重量和容量最大而又最复杂的一个。天空实验室使用土星INT-21火箭发射进入高度为435千米的近地圆轨道。同年还先后发射了3艘阿波罗飞船与天空实验室对接，这3艘飞船分别称为天空实验室-2、3、4。
天空实验室在起飞63秒后，由于其微流星/阳光防护罩以及一个太阳电池翼被高速气流冲掉，致使舱内温度急剧上升。入轨前出现故障。
1973年5月25日，一艘阿波罗飞船（天空实验室-2）载3名航天员与天空实验室对接，航天员用一顶遮阳帆挡住阳光，使实验室内温度下降，并展开了另一个被卡住的太阳翼，天空实验室得以正常工作。
1973年5月25日、7月8日和11月16日美国分别进行了三次阿波罗飞船发射均成功与天空实验室对接，每次任务三名航天员，三次任务中九名总计在空间站生活171天。
1974年2月8日第三次天空实验室飞行任务的航天员着陆，此后天空实验室关闭，虽然NASA曾计划使用航天飞机为天空实验室加注燃料重启空间站，但由于大气阻力超过预期。
1979年7月11日，地面操作人员向天空实验室发出最后一次指令，使它安全地飞过北美大陆上空人口稠密地区然后返回地球。天空实验室接到指令后，便象一条火龙划破长空，穿过大气层，最后化成无数碎片坠落在澳大利亚西部地区和南印度洋。至此，它在宇宙空间运行了2246天，绕地球3.4981万圈，航程达14亿多公里。
天空实验室是美国的第一个试验型空间站，天空实验室是通过两次发射对接而成的。先是将运载火箭把在地面装配好工作舱、过渡舱、对接舱和太阳能望远镜送入轨道，随后再用运载火箭把乘有3名宇航员的阿波罗飞船送入轨道，使飞船和对接船对接，组成完整的实验室。
工作舱是天空实验室的基本部位，是宇航员主要的工作和生活舱室。舱内设有实验室的基本部位，是宇航员主要的工作和生活舱室舱内设有环境控制系统，它能给宇航员提供舒适的环境，保持室温为15.6～20℃。太阳能望远镜是天空实验室上的一个天文台，可以拍摄太阳的紫外光线和X射线等，获得精细的日冕照片。在天空实验室里有作业室兼实验室、食堂、寝室、厕所等。
天空实验室全长36米，最大直径6.7米，质量约77吨，包括轨道舱、气闸舱、对接舱、太阳望远镜，可提供360m3的工作场所。
“天空实验室”具有368立方米容积，它有11个食品贮藏器和5个食品冷冻器，可贮藏907千克食品不同种类的冷热食品分装在金属盒内。另外，卫生设施大为改善，有沐浴、香皂、毛巾和大小便。
空间站的最大部分，这是一个“二层小楼”，下层供宇航员睡觉、准备食品、吃饭、整理个人卫生、处理废物并进行一些实验工作，上层有一个大工作区和贮水箱、贮放食物箱、冷冻箱以及实验设备、用品。
轨道工场外面有一个薄的铝制防护罩，发射时这个罩紧贴在轨道工场上，到大气层外自动张开，防护罩距轨道工场127毫米它遮挡阳光使舱内保护合适的温度，并可防止温柔星碰撞；
宇航员进行舱外活动的进出口；
提供与指令服务舱对接的接口；
可载人的天文观测台；
前4部分合称“天空实验室1号”。
即阿波罗飞船的指令服务舱，又称为“天空实验室2号”。
天空实验室进行了大量天文、遥感和航天生物医学实验，它拍摄了大量太阳活动照片，科霍切克彗星的观测是人类首次大气层外亲眼观看到了彗星。
1973年5月到1974年2月先后接纳过3批航天员，每批3人，在站分别工作了28天、59天和84天，进行了270多项研究实验，拍摄了18万张太阳活动的照片、4万多张地面照片，还进行了长期失重人体生理学试验和失重下材料加工的试验。
后来天空实验室又接待了由阿波罗号飞船送来的两批航天员。这3批航天员每批3人，共9名宇航员到站上工作，在空间站内分别工作和生活了28天、59天和84天。在载人飞行期间，用58种仪器进行了270多项天文、地理、遥感、宇宙生物学和航天医学试验研究。其中有用太阳望远镜观测太阳拍摄了18万张太阳活动的照片；用6种遥感仪器对地球进行了观测、拍摄4万多张地面照片；用7种仪器研究太阳系和银河系的情况；用医疗器械研究长期失重对人体生理影响；还进行失重下的材料加工试验，1974年2月第三批宇航员离开太空返回地面后“天空”实验室便被封闭停用，直到1979年7月12日在南印度洋上空坠入大气层烧毁。它在太空运行2249d，航程达14亿多千米。
美国天空实验室空间站在轨道上运行期间，共接待了三批共9位宇航员。除成功完成了空间站的修理工作外，宇航员们在空间站里进行了许多生物实验，研究了植物在太空中生长与在地球上生长是否不同的问题，研究了细菌在太空的生长情况。
在天文学领域，一是第一次观测到一个新彗星──科豪特克彗星，并拍摄了33张色彩丰富、非常清晰的彗星照片，对于研究彗星组成有重要价值。另一项重要成果是拍摄到一次太阳耀斑爆发的全过程。此外，拍摄的有关太阳X射线、紫外线、可见光谱段的照片多达75000张。
1973年5月14日，一枚两级的土星V运载火箭在肯尼迪航天中心点火发射。火箭第三级的位置上是装着天空实验室然而火箭升空后不久一连串的故障发生了起飞后63秒，发现头部整流罩已经抛掉地面控制中心的技术人员从测控设备上发现轨道舱上的微流星防护罩和太阳电池板展开之初出现不正常的遥测信号阿波罗望远镜主体两个电池板也毫无反应。另外，遥测信号表明，微流星防护罩也未展开。
1973年5月25日上午，第一批宇航员康拉德、克尔温和韦茨终于乘坐阿波罗飞船由一枚土星IB运载火箭发射升空经过8个小时的飞行，飞船开始接近天空实验室。第二天，宇航员开始为空间站遮阳。这项工作进行得比较顺利虽然遮阳伞没有完全张开，但也明显起了降温作用。他们小心地打开空间站的门，检查了里面有无毒气体。进站工作了一个多小时，使舱内温度降到了31℃。此后的几天，他们一方面进行了研究与试验工作，另一方面研究太阳电池板的修理问题。6月7日，他们在舱外工作了3个多小时。他们先装了一根长7.7米的直杆，一端连在望远镜支架上康拉德身上绑上一根安全带，爬到太阳电池板附近，把电缆剪钳口对准卡住的碎片，克尔温则使劲拉操纵绳索最后终于将收缩梁的卡塞物问题解决了这个电池板终于伸了出来至此天空实验室的几大故障成功的排除，
天空实验室，美国第一个环绕地球的航天站。用“土星5号”运载火箭发射。轨道高度约435公里，运行周期93分钟，倾角50度。由轨道工作舱、过渡舱、多用途对接舱、太阳望远镜和“阿波罗”飞船5部分组成，全长36米，最大直径6.7米，重约80吨。航天员由“阿波罗”飞船接送。自1973年5月到1974年2月先后接纳过3批航天员，每批3人，在站分别工作了28天、59天和84天，进行了270多项研究实验，拍摄了18万张太阳活动的照片、4万多张地面照片，还进行了长期失重人体生理学试验和失重下材料加工的试验。1979年7月11日进入大气层烧毁。
1979年7月，美国发射运行的第一艘空间实验室坠毁在澳大利亚帕斯附近，它终究还是没有等到航天飞机的出世。
