在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”。

1973年5月15日用两级的“土星5”号火箭发射了试验性航天站的主体，由轨道工场、多用途对接舱、气闸舱、仪器舱和“阿波罗”望远镜等组成。

或者是好事多磨，或者是欲速则不达，轨道工场在发射过程中，它的铝制流星防护层被撕裂。三块太阳能电池帆板中，一块脱落，一块被撕裂的铝条缠住没有展开。这使供电量减少一半，电力严重不足。同时，因太阳能电池帆板除供电外，还起遮阳的作用，由于上述情况，“土星工场”处在太阳暴晒之中，场内温度平均达41℃。

这时，还谈不上有航天飞机前去与“土星工场”对接，代用的是登月剩下的“阿波罗”飞船。在这里，登月舱是派不上用场的，于是便用“阿波罗”计划中研制的“土星1B”火箭，于1973年5月25日发射“阿波罗”飞船的指挥舱和服务舱，将C·康拉德、J·克尔温和P·韦茨三名航天员送上“土星工场”进行抢修。他们首先树起一把遮阳伞，接着展开那块被缠住的太阳能电池帆板，然后进行天地观测，拍摄太阳照片30000多张、地球照片近9000张，记录资料磁带14000米，在太空生活28天。

这年7月28日，第二批3名航天员进入“土星工场”，他们更换了遮阳伞，拍摄太阳照片77000多张、地球照片14000多张，记录资料磁带42000米，在太空生活59天。

这年11月16日，第三批3名航天员进入“土星工场”，他们的重点任务是对地面进行战略侦察，拍摄地面照片20000张，记录资料磁带45000米，也对太阳和康浩特彗星进行了观测，拍摄照片75000张，在太空生活84天。

由“土星工场”和“阿波罗”飞船指挥舱、服务舱组成的“天空实验室”，全长36米，重约91吨，工作容积327立方米。

由于“阿波罗”飞船所剩无几，此后“土星工场”在无人状态下飞行，而原计划与它配套的航天飞机，在它于1979年7月11日坠毁时仍无法问世。