1973 yılının 28 Temmuz’unda, Amerika’nın ilk uzay istasyonu Skylab’ı işgal eden ikinci ekip, NASA’nın Florida’daki Kennedy Uzay Merkezi’nden (KSC) kalktı ve planlanan iki aylık bir görev için yola çıktı; o dönemdeki en uzun insan uzay uçuşu. Komutan Alan L. Bean, Apollo 12 Ay iniş görevinin veterani ve uzay acemileri Pilot Jack R. Lousma ve Bilim Pilotu Owen K. Garriott tarafından oluşturulan Skylab 3 mürettebatı, istasyonu yeniden aktive etti ve ilk mürettebatı 22 Haziran’da ayrıldığından beri boş duran bir yörüngede döndü.
6 Ağustos’ta yapılan bir uzay yürüyüşü sırasında astronotlar, istasyonu soğutmak için daha kalıcı bir güneşlik takarken, 14 Mayıs’taki fırlatması sırasında hasar gören istasyonu onardılar. Uzun süreli ağırlıksızlığın insan vücudu üzerindeki etkilerini incelediler, Dünya ve Güneş’i gözlemlediler ve uzay istasyonuna tamiratlar yaptılar.
İlk mürettebatının ayrılmasının ardından boş bir şekilde yörüngede dönen Skylab, Amerika’nın ilk uzay istasyonu, ikinci bir ekip olan astronotlar Bean, Lousma ve Garriott’u ağırlamak için hazırlandı. Başlangıçta 17 Ağustos 1973 için planlanan ikinci ekip, Skylab 2 mürettebatının kurduğu güneşlikle istasyonun soğumasını sürdürme ve tutum algılama jiroskoplarıyla ilgili sorunlar nedeniyle NASA tarafından kalkış tarihini 3 hafta öne çekti. Bu ikinci ekip, zaten Skylab’da bulunan daha kalıcı bir güneşlik kurmayı planladı ve gerektiğinde kullanılmak üzere yedek jiroskopları Komuta Modülü’ne (CM) yerleştirdi.
Astronotlar, 59 gün boyunca uzayda çeşitli bilimsel deneyler yapmayı planladılar ve önceki mürettebatın yörünge süresini ikiye katladılar. Uzun süreli ağırlıksızlığın etkilerine daha etkili bir şekilde karşı koymak için ikinci ekip, ilk mürettebatın deneyimine dayanarak gemide daha fazla egzersiz yapmayı planladı. İki minnow balığı, 50 minnow balığı yumurtası, altı cebir faresi, 720 meyve sineği pupası ve iki örümcek, bilimsel çalışmaların bir parçası olarak ekibi tamamladı. Örümcekler, Arabella ve Anita adını taşıyordu ve ağırlıksızlıkta ağ örmek için örümceklerin yeteneğini incelemek üzere bir öğrenci deneyi olarak uçtu.
Skylab 3 mürettebatını taşıyan Saturn IB roketi, 28 Temmuz’da KSC’nin Fırlatma Platformu 39B’den kalktı ve Skylab ile 8 saatlik randevuya başladı. Ancak yörüngeye ulaştıktan kısa bir süre sonra, dört kümelenmiş roketten biri sızmaya başladı. Roketler, Hizmet Modülü (SM) etrafında 90 derecelik aralıklarla yer alır ve randevu manevraları sırasında tutum kontrolü sağlar.
Tek çözüm, o kümeyi kapatmaktı, bu da mürettebatın randevu, denetim etrafında uçuş ve kenetlenmeyi yalnızca üç çalışan küme kullanarak tamamlamalarını gerektirdi, bu da görev öncesinde hiç pratik yapmadıkları bir senaryoydu. İstasyona yaklaşma hızlarını hesaplamak için elde taşınabilir bir HP-35 hesap makinesi kullanan mürettebat, zorlu manevraları başarıyla tamamladı ve Skylab ile kenetlendi, bir uzay istasyonu ikinci bir mürettebatı kabul ettiği ilk kez oldu.
Uzay istasyonuna taşındıktan kısa bir süre sonra, üç mürettebat üyesi de uzay hareket hastalığı belirtileri yaşadı ve bu da zaman çizelgelerinin gerisine düşmelerine neden oldu. Yöneticiler, iyileşmelerine izin vermek için 31 Temmuz için planlanan ilk uzay yürüyüşünü birkaç gün erteledi. Bu arada, Hizmet Modülü (SM) üzerindeki ikinci takım roketleri sızmaya başladı ve mürettebat hızla o kümeyi kapattı. Yer kontrolörleri, yalnızca yarısı çalışan SM ile mürettebatı güvenli bir şekilde Dünya’ya döndüremeyebileceğinden endişelendi.
NASA yöneticileri, Skylab’ın benzersiz bir özelliğini devreye sokmaya karar verdi: bir kurtarma yeteneği. KSC’deki çalışanlar, bir sonraki Saturn IB ve Apollo uzay aracının montajını hızlandırdı, aracı 14 Ağustos’ta Fırlatma Platformu 39B’ye taşıdılar, böylece Eylül başında bir fırlatma yapılmasını sağladılar. Bu kurtarma senaryosunda astronotlar Vance D. Brand ve Don L. Lind, Skylab’a uçacak ve yan kenetlenme limanına kenetlenerek Bean, Lousma ve Garriott’ı beş mürettebat üyesini konaklatmak üzere değiştirilmiş bir Komuta Modülü ile eve götüreceklerdi. Sonunda yöneticiler, Skylab 3 mürettebatının yarım çalışan roketlerle güvenli bir şekilde eve dönebileceğine ve kurtarma girişimini durdurduklarına karar verdiler.
Mürettebatın kendini daha iyi hissettiği ve sızıntı yapan roketlerle ilgili krizin atlatıldığı bir dönemde, Bean, Garriott ve Lousma bilimsel programları üzerinde çalışmaya ve görevin ilk uzay yürüyüşüne hazırlanmaya başladılar. Dünya Kaynakları Deney Paketi’ni (EREP) etkinleştirdiler, bu, görünür, kızılötesi ve mikrodalga spektrumlarında Dünya’yı gözlemleyen bir dizi sensörden oluşuyordu, ve çeşitli sitelerin taramalarını tamamladılar.
Görevden önce başlayan tıbbi deneylerin uçuş bölümüne geçtiler; bunlar, Alt Vücut Negatif Basınç cihazını kullanarak ağırlıksızlığın kardiyovasküler sistem üzerindeki etkilerini izleme, Vücut Ağırlığı Ölçme Cihazı kullanarak kilo ölçme ve dönen bir sandalye kullanarak vestibüler tepkileri test etme gibi deneyler içeriyordu. Ayrıca haftalık duşlarını da aldılar.
Garriott ve Lousma, 6 Ağustos’ta uzay yürüyüşü için uzay elbiselerini ve tüm araç gereçleri hazırladılar; bu uzay yürüyüşü, istasyonun üzerine daha kalıcı bir güneşlik takmak içindi. Alabama, Huntsville’deki NASA Marshall Uzay Uçuş Merkezi’ndeki mühendisler, Skylab’ın fırlatmasının hemen ardından bu ikiz direkli güneşliği geliştirdiler ve Skylab 2 astronotları da uzaya taşıdılar. Uzay yürüyüşü için başka bir görev, güneş ve astronomi gözlemleri için altı enstrümanı çalıştırmak üzere Apollo Teleskop Montajı’ndaki (ATM) taze film kapsüllerini takmaktı.
6 saat 31 dakikalık uzay yürüyüşü sırasında, o güne kadar gerçekleştirilen en uzun Dünya yörüngesi uzay yürüyüşü olan Garriott ve Lousma, mevcut güneşliğin üzerine ikiz direkli güneşliği yerleştirdi ve ATM’deki film kapsüllerini değiştirdi. Garriott, her biri 11 adet 5 fitlik segmentten oluşan iki direği monte etti ve onları Lousma’ya geçirdi; Lousma, bunları bir el korkuluğuna yerleştirdiği bir tablaya bağladı. Lousma daha sonra güneşliği açtı ve istasyonu örtmek için döndürdü. Skylab içindeki sıcaklıklar hemen daha rahat bir aralığa düştü.
Başarılı uzay yürüyüşünün ardından, Skylab 3 astronotları bilim, teknoloji ve eğitim deneylerine devam etti. Biyomedikal deneyler, uzun süreli uzay uçuşunun fizyolojik tepkilerini daha iyi anlamak üzerine odaklandı; bu, kardiyovasküler, nörovistibüler ve kas-iskelet sistemlerindeki değişiklikleri ve genel metabolizma ile beslenmeyi içeriyordu. Mürettebat üyeleri, EREP’i kullanmaya devam ederek, çok spektralli enstrümanlar kullanarak seçilmiş yerleri izlediler ve ATM ile güneş ve astronomi gözlemleri yaptılar.
Bir teknoloji gösterisi olarak, mürettebat Astronot Manevra Ünitesi’ni (AMU) Orbital Atölye’nin geniş kubbesinde uçurma pratiği yaptı. AMU, Astronot Manevra Ünitesi’nin teknolojisini sergiledi; bu, astronotun bir uzay aracının dışında serbestçe işletmesine olanak tanıyan, 1980’lerde Uzay Mekiği programında uydu bakım görevleri sırasında kullanılan bir jetpack benzeri cihazdır. Dikkat çeken öğrenci deneylerinden biri, iki örümceğin, Arabella ve Anita adındaki, uzayda nasıl ağ ördüğünün incelenmesiydi – görünüşe göre oldukça iyi adapte olmuşlardı.
24 Ağustos’ta, Garriott ve Lousma, görevin ikinci uzay yürüyüşü için dışarı çıktı. 4 saat 31 dakikalık etkinlik sırasında, ATM film kapsüllerini değiştirdiler ve istasyonun içine monte ettikleri yeni jiroskop seti için bir kablo taktılar. Ertesi gün, mürettebat Skylab 2’nin 28 günlük insan uzay uçuşu rekorunu geçti. 27 Ağustos’ta, Skylab 3 mürettebatı, eski adıyla Manned Spacecraft Center olan Lyndon B. Johnson Uzay Merkezi’nin resmi adanma töreninin bir parçası olarak yere bir mesaj gönderdi.
NASA Yöneticisi James C. Fletcher, astronotların 35. Başkan’a saygı gösterdiği törende mesajı okudu; bu mesajda, Skylab üzerindeki çalışmalarının, “Senato’daki güçlü destek ve başkanlık liderliği olmaksızın mümkün olmayacağı” belirtildi. Görevlerinin Dünya’ya dönüşlerine bir ay kala bir ay daha süre vardı.