太空舱 （简称 太空实验室) —— 一座美国空间站，运营时间为1973年5月14日至1979年7月11日。
将该实验室送入轨道的目的是为了验证人类在太空中长期生存的可能性。在NASA取消后续阿波罗任务并决定将相关设备用于“天空实验室”项目后，开展这项实验的机会便应运而生。
科学仪器
阿波罗望远镜支架（ATM）
日冕仪 （用于观测日冕的专用望远镜）
X射线光谱仪 （用于研究无法到达地球表面的太阳X射线辐射的光谱）
光谱日射计 （用于研究太阳辐射光谱）
X射线望远镜
两台紫外线光谱仪
两台太阳望远镜 在……中观察 $H\alpha$ 光谱线（波长为 656 纳米)
另一套名为 EREP（地球资源实验套件） 包括：
六台监控摄像头 （十八个滤光片）用于各种光谱波段
红外光谱仪 – 相机， 滤光轮系统， 低温冷却器
多光谱扫描分光仪 – 旋转镜位于 6000 转/分, 13个频道，包括 HgCdTe探测器
L波段辐射计 大约在……范围内 21 厘米 – 1 米天线系统
微波辐射计
“电视”扫描观察摄像机
“天空实验室”空间站参数
项目、改造与施工 利用阿波罗计划的要素： 1969–1973
发射质量: 88,830 千克
卫星轨道上的质量 （搭载阿波罗飞船）： 91,030 公斤
组件的总质量:
阿波罗 （+ 推进剂质量 2300 千克）： 14,000 公斤
ATM天文台: 11,100 公斤
MDA 对接适配器: 6,200 公斤
AM 气闸: 22,230 公斤
IU 仪器单元: 2,060 公斤
OWS 轨道工作坊: 35,380 公斤
车站容量: 总计 369 立方米, 可用的 324 立方米
总长度: 36.2 米
翼展: 27 米
电力: 名义 22.9 千瓦, 实际 16.7 千瓦
氛围: 氧气 (72%) + 氮气 (28%)，压力 0.34 atm
稳定化: 由三个飞轮组成的系统，每个 181 公斤, 9000 转/分; 轴 $Z ± 10”$, 斧头 $X$ 和 $Y ± 2.5”$
“天空实验室”计划时间表
SL-1
“天空实验室”空间站于1973年5月14日由一枚土星INT-21运载火箭发射升空。
发射后不久，便出现了以剧烈振动为表现形式的技术问题。
发射后63秒，该实验舱的微陨石防护罩和其中一块太阳能电池板被撕裂脱落。
防护罩脱落的碎片卡住了对面的太阳能电池板，导致其进入轨道后无法自动展开。
为解决供电问题，该空间站调整了轨道姿态，使ATM模块的太阳能电池板朝向太阳。
然而，这一设置导致失去了屏蔽层的实验室温度升至180°C以上。
直到SL-2任务被派去降低该舱段的温度后，空间站才重新定位。
SL-2
飞行时长：1973年5月25日—6月22日；28天49分钟。
剧组：查尔斯·康拉德——指挥官，保罗·韦茨，约瑟夫·克尔温。
绕地球公转的次数: 404.
在车站外停留的时间: 5.7 小时。
来自ATM的照片: 30,242.
来自EREP的照片: 8,886.
“天空实验室”计划时间表（续）
SL-2 任务详情
由于技术问题，首次载人任务最初推迟了10天。
在此期间，美国宇航局（NASA）的专家们制定了一项紧急维修计划。
此次任务于1973年5月25日开始，共持续了28天50分钟。
机组成员包括查尔斯·康拉德（指挥官）、保罗·韦茨（飞行员）和约瑟夫·克尔温（科学家）。
已完成必要的维修工作，包括用“遮阳伞”对实验室进行屏蔽，并将内部温度降低至 24°C.
SL-3
飞行时长：1973年7月28日—9月25日；59天11小时9分钟。
剧组：艾伦·比恩（指挥官）、杰克·卢斯马、欧文·加里奥特。
绕地球公转的次数: 858.
在车站外停留的时间: 13.7 小时。
来自ATM的照片: 77,600.
来自EREP的照片: 14,400.
“天空实验室”计划时间表（续）
SL-3 任务详情
此次任务于1973年7月28日开始，共持续了59天、11小时和9分钟。
机组成员包括艾伦·比恩（指挥官）、杰克·卢斯马（飞行员）和欧文·加里奥特（专门研究电离层物理学的科学家）。
抵达后，他们先从外部对基地进行了检查，随后才进入“天空实验室”继续之前的研究。
8月6日，卢斯马和加里奥特进行了一次舱外活动，安装了一块合适的防护屏，成功将内部温度降至 21°C.
机组人员共进行了305小时的太阳观测，在太阳活动旺盛期间捕捉到了许多太阳耀斑。
在西欧、日本、澳大利亚、西非和美洲开展了地球资源研究。
观测内容包括瑞士的雪崩威胁、墨西哥的地震影响以及西德的大气污染。
生物实验的结果喜忧参半：实验用小鼠和果蝇死亡，鱼类则难以适应失重环境。
两只名为安妮塔和阿拉贝拉的蜘蛛成功适应了环境，并开始编织出规整的蛛网（该项目由17岁的学生朱迪思·迈尔斯提出）。
SL-4
飞行时长：1973年11月16日 – 1974年2月8日；84天、1小时、14分钟。
剧组：杰拉尔德·卡尔（指挥官）、威廉·波格、爱德华·吉布森。
绕地球公转的次数: 1214.
在车站外停留的时间: 22.3 小时。
来自ATM的照片: 75,000.
来自EREP的照片: 17,000.
“天空实验室”计划的总数据与失败情况
项目总计
3支船员组的总停留时间: 171天、13小时、14分钟。
绕地球总圈数: 2476.
在空间站外活动（EVA）的总时间: 41.7 小时。
ATM的总照片数: 182,842.
EREP的总照片数: 40,286.
重大失误
发射过程中，OWS的微陨石防护罩和热防护罩被撕裂，导致空间站过热，并使电力供应减少超过 6 千瓦.
稳定系统（陀螺仪）中的干扰。
SL-4任务
此次任务于1973年11月16日开始，共持续了84天1小时16分钟。 乘组成员包括杰拉尔德·卡尔（指挥官）、威廉·波格（飞行员）和爱德华·吉布森（飞行员兼物理学家）。该任务原计划持续59天，但最终决定将任务时长延长至84天。 新乘组工作节奏缓慢且缺乏干劲，执行任务时屡屡拖延，当被敦促提高工作效率时，还与地面控制中心发生了冲突。有趣的是，尽管他们对任务的投入程度较低，但身体状况却比前任乘组好得多。尽管如此，他们还是完成了计划中的研究项目，并收集了大量科学数据。 他们进行了四次舱外活动：11月22日持续6小时34分钟，12月25日持续7小时3分钟，12月29日持续3小时29分钟，最后是2月3日持续5小时19分钟。
他们工作的一项非常重要的成果，是针对太阳耀斑开展了研究，并利用五种不同的仪器对科霍特克彗星进行了观测和拍摄。宇航员们在基地外停留期间，用可见光和紫外光对彗星进行了拍摄。当彗星接近太阳时，他们通过专为太阳研究设计的望远镜对其进行了观测。 他们总共拍摄了75,000张彗星和太阳的照片。由于用于推进器喷嘴的氮气供应耗尽，导致太阳能电池板对准太阳的角度逐渐偏离，从而造成电力短缺，这给研究工作带来了阻碍。宇航员们于1974年2月8日返回地球。 返回地球后，人们发现他们的身高竟然增加了2厘米。
车站建设
“土星五号”火箭被用于空间站的建造。空间站的主体结构由其第三级（S-IVB）制成，而前两级（S-IC和S-II）则组装成了两级式的“土星INT-21”运载火箭。 S-IVB舱体直径为6.6米，长度为14.6米，由一道横向隔板分隔成两个储罐：较大的储罐用于储存液氢，较小的（位于下方的）储罐用于储存液氧。 下部储罐未作改动，被设计为废物容器（通过一个特殊的空气锁排出），而上部储罐则被划分为两层。下层高2米，用作生活区和公用设施区；上层高6米，用作实验室。 每个楼层又进一步划分为许多较小的房间。整个结构的体积为292立方米，配备全套设备后的质量为35,400千克。
采用17%质量分数的氧化钇（Y₂O₃）来稳定氧化锆结构，该样品在所测试样品中密度最高。 之所以能达到最高密度，得益于使用了纳米级粉末，该粉末在1600°C下烧结后，密度达到5.97 g/cm³（理论密度的96.5%）。 该材料的孔隙率较低，为3.5%，平均晶粒尺寸为0.55 µm。
所得材料表现出良好的综合性能。其杨氏模量为209 GPa，硬度为780 HV10。 该材料还具有1.7 MPa√m的高断裂韧性。所得材料表现出抗水热老化的特性——在134°C/2bar的蒸汽环境中暴露25小时后，相变未超过24%。
对该材料进行了详细的摩擦学测试。与氧化铝的摩擦系数为0.28，与钢的摩擦系数为0.35。测试过程中，未观察到材料向对磨试样转移的现象。 与氧化铝接触时的磨损系数为3.5×10⁻⁶ mm³/Nm，与钢接触时的磨损系数为1.00×10⁻⁵ mm³/Nm。
为了与地球进行通信，共使用了15台发射机和5台接收机，工作频率范围分别为230–450 MHz和2100–2270 MHz。 电视摄像机采用525线制。为了进行姿态调整和稳定控制，使用了6台由压缩氮气驱动的电机和3个陀螺仪。 此外，该望远镜还配备了独立的姿态控制系统，精度约为10″。基座内安置了用于体操训练、生物医学研究以及材料科学实验（金属熔化与焊接、铸造及材料结晶）的设备。
项目的终止
当时计划将“天空实验室”至少再维持在轨道上八年，并派遣航天飞机前往该空间站。为此，进行了远程测试：将空间站置于稳定轨道后，关闭了所有系统。 1977年秋季，人们发现太阳活动增强及随之而来的大气膨胀，导致轨道衰减速度快于预期。由于“阿波罗”计划已经结束，而航天飞机任务尚未开始，美国宇航局（NASA）无力将“天空实验室”提升至更高轨道。 1979年7月11日，该空间站进入大气层密集层，其残骸坠入印度洋以及西澳大利亚州埃斯佩兰斯镇和罗林纳镇之间的区域。最大的一块残骸重约500公斤，坠落在珀斯以东900公里处的一处农场。 空间站的许多部件（例如一系列储罐）从太空坠落至地球时，出人意料地完好无损。幸运的是，该地区人口相对稀少，此次灾难中唯一的“受害者”是一头澳大利亚奶牛。 在解体之前，“天空实验室”空间站已绕地球运行34,981圈，总航程约为15亿公里。结果表明，在解体过程中，空间站承受的热应力和空气动力学应力均低于预期；因此，解体高度比预期的低了16公里。 碎片落区椭圆的尺寸也远小于预期，实际测量值为64×3860公里。
在“天空实验室”空间站发射前不久，美国宇航局还计划于1975年或1976年发射第二个名为“天空实验室B”的模块，该模块原本作为“联盟-阿波罗”任务（国际天空实验室）的补充，随后将由航天飞机将其扩建为轨道空间站 （“先进天空实验室”）；然而，由于资金短缺，“天空实验室B”的发射计划被取消，该空间站的主舱于1976年被移交至一家博物馆。
摘要
在空间站上进行的实验主要涉及天文学（24%）、地球表面勘测（48%）、工程与技术（10%）以及医学与生物学（10%）。 这些研究均已圆满完成。这既得益于对设备和实验的精心准备，也得益于卓越的技术水平、完善的工作组织以及宇航员们自身的出色表现。在物理学、材料科学以及生产具有重要工业价值产品的技术领域，都获得了重要信息。 医学和生物学研究也圆满完成。在天文学方面，研究对象是太阳。空间站内的每台仪器此前都曾用于卫星。例如，白光日冕仪曾于1971年搭载在天文卫星OSO 7上，更早之前还曾搭载在火箭和平流层气球上。 然而，在“天空实验室”上，这些仪器体积更大，性能也得到了显著提升。六台主要仪器长约三米，总质量超过一吨。ATM天文观测台的稳定性可与地面仪器相媲美（有时甚至优于一秒）。 在无大气环境的情况下，其空间分辨率和光谱分辨率有时比以往的成果高出几个数量级。与此同时，通过位于休斯顿约翰逊航天中心的总部，地球表面进行的并行观测为空间站上的研究提供了支持。
在运行的九个月里，“天空实验室”遇到了许多复杂的技术问题，这些问题曾威胁到整个计划的实施。 与此同时，这座美国首座空间站作为一艘环绕地球运行的“现实生活中的实验室”而闻名于世。在完成3,896次绕地飞行期间，曾造访“天空实验室”的三支宇航员队伍证实，外层空间不仅能为科学技术研究创造一种崭新而独特的环境，还能改变我们观察地球和宇宙的方式。 在空间站逗留期间，宇航员们在171天内累计航行了约1.15亿公里。九名乘组成员共进行了十次太空行走，在空间站外度过了超过42小时。 在此期间，他们进行了维修和保养工作，从望远镜中回收了实验套件和胶片盒，并拍摄了天体照片。他们在各个领域开展了总计超过两千小时的实验。与此同时，他们证明了人类能够安全地适应太空微重力环境下的生活和长期工作。
由于航天飞机的研发工作已取得显著进展，航天飞机有可能在首次飞行期间抵达“天空实验室”，并将其推入更高轨道，从而能够回收多项实验数据，甚至可能让更多乘员驻留该空间站。 然而，航天飞机的计划发生了变化，导致这些以及其他旨在挽救空间站的构想被搁置——随着与地球距离的不断缩短，“天空实验室”逐渐逼近其不可避免地再入地球大气层的时刻。
