美国的天空实验室由轨道舱、多功能对接舱、过渡舱和阿波罗太阳望远镜组成，当时造价26亿美元。为了节省资金和时间，天空实验室借用了阿波罗计划的一些技术和部件。其中，全长8.9米、直径6.6米的轨道舱就是用土星5号第三级火箭的液氢液氧贮箱改装而成的，中间用一层隔板将其分隔成上下两部分，一部分是实验间，一部分是生活和工作区。轨道舱的两侧安装了两块总面积730平方米，如同翅膀一样的大型太阳能电池板，作为天空实验室的主要供电系统。轨道舱的一端是直径6.6米、长5.3米的过渡舱，它的另一端连接着多功能对接舱。对接舱的一端和侧面各设有一个对接口，可同时对接两艘阿波罗飞船。天空实验室还安装了一台最主要的科学仪器——阿波罗天文望远镜。它总重11吨，包括8种光学仪器，价值1.2亿美元。镜架上装有4块总面积为140多平方米的太阳电池板，可为望远镜提供11千瓦的电能。
轨道舱、多功能对接舱、过渡舱和阿波罗飞船连在一起全长36米，重约90吨，内部容积达300多立方米，相当于一套两室一厅的住房，规模比苏联的礼炮号和和平号空间站大得多。
1973年5月14日，天空实验室由土星5号火箭从肯尼迪航天中心发射升空，63秒后，火箭进入最大动压区。这时，一个意想不到的事故发生了，陨石防护罩因提前打开立即被高速气流撕掉；更为严重的是，安装在轨道舱两侧的两块太阳能电池板中的一块也被气流撕掉了。
十多分钟后，天空实验室进入了442千米的预定轨道，它按照地面控制人员的指令，顺利旋转了阿波罗太阳望远镜，并展开了4块风车状的电池板，但是侥幸保住的另一块电池板却因被一块防护罩碎片缠住而无法打开。
太阳电池板的故障，使天空实验室损失了一多半的电能，严重威胁到它的安全，并影响航天员按计划进站工作。尤为严重的是，陨石防护罩上面涂有作为被动式温度控制系统的绝热涂层，因此它被撕掉后，轨道舱由于直接受到阳光照射，里面的温度急剧上升；虽然地面控制人员及时采取措施，调整了天空实验室姿态，使它免受阳光直射，可是其内部的平均温度仍然达到50℃左右，有的地方竟高达88℃。在这样的环境里，航天员根本无法生存。
事故发生后，美国航宇局立即决定推迟第二天将3名航天员送往天空实验室的发射计划，同时命令所属研究中心利用一切手段和能力，研究拯救天空实验室的技术方案。于是，飞行计划人员紧急行动起来，连续开会商讨对策，所有的主承包商和子承包商也参加了拯救活动。