הבעיה היחידה בתכנון זה הייתה שהוא דרש משגר סטורן V משל עצמו, ולא ניתן היה לשגרו כ"טרמפיסט" בשיגור למשימה ירחית. בזמן שהרעיון הוצג, כל משגרי הסטורן V שהיו תחת בנייה יועדו למשימות ירחיות. מכיוון שנותרו מספר משגרי סטורן IB חסרי שימוש, הועלו רעיונות לבנות תחנת חלל קטנה יותר (גם כן מבוססת על שלב ה־S-IVB) שתשוגר על גבי סטורן IB.
מכיוון שלסטורן IB הייתה יכולת נשיאה קטנה בהרבה מזו של הסטורן V, לא ניתן היה להשאיר את שלב ה־S-IV ריק מדלק, שהיה נחוץ ליצירת דחף להגעה למסלול. הגבלה זו הובילה לפיתוח רעיון ה"סדנה הרטובה" (הסבת שלב משגר משומש המרחף בחלל לתחנה מאוישת), שהתבסס גם על רעיונו של וורנר פון בראון, רק שבמקרה זה התחנה הייתה נבנית משלב ה־S-IVB עצמו ולא משלב ה־S-II שתחתיו. מספר תכנונים לתחנה מבוססת שלב S-IVB נבחנו ב־MSC החל מ־1965, וכפי שיצא לבסוף, היה להם הרבה במשותף לתחנת החלל ששוגרה לבסוף. מנעל אוויר היה מחובר למכל המימן, במקום בו ה־LEM היה ממוקם במשימה ירחית, ומעט ציוד היה מורכב בפנים המכל עצמו, זאת כדי שיישאר כמה שיותר מקום לדלק. רצפת התחנה הייתה נעשית מרשת ברזל כך שהדלק היה יכול לזרום דרכה. לאחר השיגור, משימה נוספת שהייתה משוגרת על גבי סטורן IB הייתה נושאת עימה ציוד נוסף, כולל לוחות סולאריים, מסוף עגינה וניסויים שונים, שהיו מורכבים על ובתוך שלב ה־S-IVB המרוקן - שבעצם הפך לתחנת חלל. דאגלס איירקראפט קומפני, יצרנית שלבי ה־S-IVB, התבקשה להכין הצעות שיתבססו על רעיונות אלו. דאגלס כבר הציעה מספר רעיונות, בשנים שלפני כן, לתחנת חלל שתתבסס על שלב ה־S-IV.
ב־1 באפריל 1966 מסרה MSC חוזים לחברות דאגלס, גראמן ומקדונל להמרת שלב S-IVB משומש, בשם Saturn S-IVB spent-stage experiment support module (SSESM). במאי 1966 העלו אסטרונאוטים חששות מהצורך לטהר בחלל את פנים שלב ה־S-IVB מהמימן שבו (כדי שניתן יהיה לגור בו). אף על פי כן, בסוף יולי הוכרז כי התחנה תשוגר כחלק ממשימת AS-209 (שהייתה במקור אחת ממשימות המבחן לחללית האפולו במסלול סביב כדור הארץ), ולאחריה ישוגרו שתי משימות מאוישות על גבי סטורן IB, שזוהו כ־AAP-1 ו־AAP-2.
MOL המשיכה להיות מתחרתה העיקרית של משימות ה־AAP, אף על פי ששתי התוכניות שיתפו ביניהן מידע טכנולוגי. נאס"א אף שקלה לשגר ניסויים ב־MOL או להשתמש במשגר טיטן 3C שהיה זול בהרבה מהסטורן IB, אך לבסוף החליטו כי MOL קטנה מדי וכי התאמת רכיבי האפולו לשימוש על משגר הטיטן תהיה איטית ויקרה מידי כאמור, ביוני 1969 ביטלה מחלקת ההגנה של ארצות הברית את תוכנית MOL.
סדנה יבשה.
עבודות העיצוב נמשכו בשנתיים לאחר מכן, בתקופה בה התקציבים שקיבלה נאס"א החלו להתכווץ. באוגוסט 1967 הודיעה נאס"א כי משימות מיפוי הירח ובניית בסיס ירחי (במסגרת תוכנית AAP) בוטלו, וכי רק משימות התצפית על כדור הארץ נשארו, כלומר כעת התמקדה תוכנית AAP רק בבניית תחנת חלל.
מאוחר יותר הודיעה נאס"א כי היא נאלצת לבטל שלוש משימות נחיתה על הירח (אפולו 18, 19 ו־20) בגלל קיצוצי תקציב. ביטול המשימות הביא לכך שנותרו שלושה משגרי סטורן V חופשיים לשימוש עבור תוכנית AAP. אף על פי שכעת ניתן היה לחזור אל תוכניתו המקורית של פון בראון, מאחר שהושקעה עבודה רבה כל כך בתכנון תחנה המבוססת שלב S-IV, הוחלט להמשיך בתכנון תחנה המבוססת על שלב זה. כעת, משהיו משגרים בעלי עוצמה מספקת, כבר לא היה צורך ב"סדנה רטובה", אלא ניתן היה לשגר "סדנה יבשה" - שלב S-IV ריק מדלק שבתוכו ועליו כבר מורכבים כל חלקי תחנת החלל, כולל הלוחות הסולאריים, מסוף העגינה והטלסקופ. כמו כן בצורה זו נחסך הצורך לטהר את פנים התחנה לפני שניתן היה להשתמש בה.
מגורים.
בניית תחנת חלל מ"סדנה יבשה" הקלה מאוד על תכנון פנים התחנה. חברת העיצוב התעשייתי של ריימונד לואוי ווילאים סניית' המליצה על השמת דגש לנוחיות הצוות על ידי, לדוגמה, הוספת "חדר צוות" בו ניתן יהיה לאכול ולנוח, הרכבת חלון תצפית על כדור הארץ, ובחירת ערכת צבעים נוחה לתחנה - דבר אשר בחיוניותו פקפקו האסטרונאוטים שהשתתפו גם הם בתכנון התחנה. המגורים לא היוו בעיה בפרויקטים קודמים של נאס"א, גם מכיוון שהחלליות היו קטנות מכדי לאפשר נוחיות וגם כי המשימות אליהן נשלחו לא ארכו זמן רב. לעומתן, משימות סקיילאב תוכננו להימשך מספר חודשים. כדי ללמוד על דרך החיים והמגורים למשך זמן רב במקום אחד, בחנה נאס"א את צורת המגורים בצוללות, ואף שלחה את המדען ז'ק פיקארד, יחד עם חמישה אנשי צוות נוספים, למשימה בת ארבעה שבועות בצוללת.
האסטרונאוטים שיועדו לשהות בתחנה לא התעניינו במערכת הבידור ובמשחקים שהוצעו להרכבה בתחנה, אך כן רצו ספרים ומוזיקה בתחנה. בתכנון הארוחות גם נדרשה מחשבה רבה, שוב מהסיבה שהמשימות ארכו מספר חודשים. צוותי חלליות האפולו התלוננו בעבר על איכות האוכל שקיבלו, ומתנדב מנאס"א מצא כי אכילת אוכל זה במשך ארבעה ימים על כדור הארץ הייתה בלתי נסבלת. טעמו של האוכל וצורתו - קוביות וכדורים נמעכים - היו לא נעימים. לכן באוכל שתוכנן לסקיילאב הושמה עדיפות בטעמו וצורתו מאשר במרכיביו המדעיים. אחד היתרונות בסקיילאב היה חלל המגורים הגדול שלו, שאיפשר הרכבת מקרר ופריזר בהם נשמרו מאכלים שונים. המקרר היה כל כך חשוב לאסטרונאוטים עד שמרכז הבקרה השאיר אותו פועל גם בזמן שלתחנה כמעט ולא הייתה אנרגיה חשמלית לאחר שנפגע בשיגורו.
לכל אסטרונאוט היה "חדר" שינה פרטי משלו, שהיה בעצם מעין תא עם וילון, שבתוכו היה שק שינה (שהוצב "בעמידה" - בחלל אין משמעות לכיוון השינה) ותא קטן לחפצים אישיים. בחללית הותקנו גם מקלחת ושירותים השירותים שימשו גם למטרות נוחיות וגם למטרות איסוף דוגמיות שתן וצואה מן האסטרונאוטים.
היסטוריה מבצעית.
בנייה ושיגור.
ב־8 באוגוסט 1969 זכתה מקדונל דאגלס במכרז להסבת שני שלבי S-IVB למעבדה מסלולית. בינואר 1970 הועבר למקדונל דאגלס אחד מדגמי הניסוי הראשונים של שלב ה־S-IV, שישמש לבניית דגם של המעבדה. בפברואר 1970 קיבלה המעבדה את השם "סקיילאב" - שם שניצח בתחרות שערכה נאס"א. השלב שהוסב למעבדה עצמה היה שלב ה־S-IVB של משגר הסטורן IB AS-212.
סקיילאב שוגרה ב־14 במאי 1973 על גבי משגר סטורן INT-21 - משגר סטורן V ששלבו השלישי הוחלף בתחנת החלל, למסלול בגובה 45 ק"מ. שיגור התחנה מזוהה לעיתים כמשימת "סקיילאב 1" או "SL-1". במהלך השיגור והפרישה האוטומטית של התחנה בחלל אירעו מספר תקלות, כולל איבוד מגן המיקרו־מטאוריטים של התחנה, ואיבוד אחד משני הלוחות הסולאריים הראשיים של התחנה. כמו כן, חלקים ממגן המטאוריטים גרמו לתקיעת הלוח הסולארי הנותר, וכך נותרה התחנה כמעט ללא אנרגיה חשמלית.
משימות מאוישות.
שלוש משימות מאוישות שוגרו אל התחנה. המשימות קיבלו את הזיהוי "סקיילאב" ולאחריו מספר סידורי שהחל מ־2 (הזיהוי "סקיילאב 1" ניתן לשיגור התחנה). כל משימה כללה שלושה אנשי צוות ששוגרו בחלליות אפולו על גבי משגרי סטורן IB.
הצוות הראשון - סקיילאב 2 - ששוגר ב־25 במאי 1973 הצליח לתקן את התחנה במספר הליכות חלל, שכללו פרישת מגן חדש לתחנה ושיחרור הלוח הסולארי הנותר. צוות זה שהה בתחנה 28 יום. ב־28 ביולי 1973 שוגרה משימה נוספת - סקיילאב 3 - ששהתה בתחנה 59 יום, וב־16 בנובמבר 1973 שוגרה המשימה האחרונה - סקיילאב 4 - ששהתה בתחנה 84 יום.
זיהוי המשימות.
בצורת מספור משימות הסקיילאב חל בלבול מסוים. במקור, השיגור הלא מאויש של התחנה ושלוש המשימות המאוישות אליה מוספרו מ־SL-1 עד SL-4. כשהחלו ההכנות לשיגור המשימה המאוישת הראשונה (שלפי המספור המקורי הייתה "סקיילאב 2"), קיבלה המשימה זיהוי חדש - SLM-1 - ששימש לזיהוי המשימה במספר מקורות, כולל תג המשימה (עליו נכתב "סקיילאב 1"). שתי המשימות המאוישות הנוספות מוספרו כהמשך למשימה המאוישת הראשונה - SLM-2 ו־SLM-3. למרות זאת, הזיהוי המקובל יותר הוא הזיהוי המקורי.
פעילות מסלולית.
סקיילאב הקיפה את כדור הארץ 2,476 פעם במהלך 171 הימים ו־13 השעות בהם הייתה מאוישת. צוות התחנה ביצע 10 הליכות חלל שנמשכו סך הכל 42 שעות ו־16 דקות. סקיילאב רשמה כ־2,000 שעות ניסויים מדעיים ורפואיים, 127,000 פריימים מצילום השמש ו־46,000 פריימים מצילום כדור הארץ.
בין הניסויים הסולאריים נכללו תצלומים של שמונה התפרצויות שמש שהפיקו מידע רב, אשר מדענים ציינו כי ספק אם היה מושג על ידי חללית לא מאוישת. בזכות מאמצים אלו הוכח קיומם של "חורים" (אזורים חשוכים) בעטרת השמש. ניסויים רבים לבחינת יכולת השהייה הממושכת של בני אדם בתנאי חוסר משקל בוצעו בתחנת החלל.
יום עבודה רגיל החל בדרך כלל בשעה 6 בבוקר זמן מרכז ארצות הברית (שם נמצא "מרכז הבקרה" - יוסטון, טקסס) - כל השעות המצוינות בפסקה זו הן לפי אזור זמן זה. אף על פי שחדר השירותים בתחנת החלל היה קטן ורועש, גם אסטרונאוטים ותיקים (שהתנסו במערכות איסוף פסולת) וגם טירונים החמיאו לו. הצוות הראשון בתחנה נהנה ממקלחת שבועית אך בגלל הקושי לסלק את המים העודפים ולהתייבש, הצוותים הבאים ניקו את עצמם כל יום בעזרת מגבות רטובות. האסטרונאוטים מצאו גם כי התכופפות בתנאי חוסר משקל לשם לבישת גרביים וקשירת שרוכים מתחה את שרירי הבטן שלהם.