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天空實驗室3號（Skylab 3，也縮寫為SL-3和SLM-2[1]）是天空實驗室計劃 的第二次載人航天飛行。它於1973年7月28日由一枚土星1B號運載火箭發射，載三名太空人，共飛行59天11小時9分鐘。太空人們在天空實驗室3號上進行醫學實驗、太陽觀察、地球資源探索和其它科學試驗，共計1084.7小時太空人應用小時。
 | 此條目需要補充更多來源。 (2015年12月14日) |
- 質量：約20121千克
- 最高高度：440千米
- 飛行長度：3940萬千米
- 發射設備：土星1B號運載火箭
- 近地點：423千米
- 遠地點：441千米
- 傾角：50°
- 周轉周期：93.2分鐘
從1973年7月28日19:37:00UTC至9月25日11:16:42UTC，共58天15小時39分鐘42秒。
第一次艙外活動從1973年8月6日17:30UTC至7日00:01UTC，共6小時31分鐘，加里歐特和洛斯馬執行。
第二次艙外活動從1973年8月24日16:24UTC至20:55UTC，共4小時31分鐘，加里歐特和洛斯馬執行。
第三次艙外活動從1973年9月22日11:18UTC至13:59UTC，共2小時41分鐘，加里歐特和賓執行。
太空人的阿波羅座艙接近實驗室時座艙的反應控制系統發生故障，導致外洩。太空人能夠及時與天空實驗室對接，但是尋找故障原因卻需要了許多時間。一艘阿波羅飛船被送到39號發射複合體來準備營救行動。天空實驗室為此特別擁有兩個接口，可以讓兩個座艙同時對接。最後太空人能夠修復他們的座艙，因此營救行動沒有進行。
在他們的第一次艙外活動時太空人裝置了一個太陽遮，來保持實驗室內冷。
天空實驗室3號繼續了天空實驗室2號的醫學實驗來研究人類生理對太空飛行的適應。另外天空實驗室3號的太空人在太空裡待的時間比過去延長了約一至兩個月。
在所有三個天空實驗室載人任務中都包括一組核心醫學研究。在天空實驗室3號的核心研究中太空人除了進行了在天空實驗室2號的實驗，而且還結合了2號的結果進行了下一步研究。
天空實驗室3號的照片顯示了明顯的體液向頭部流的現象。天空實驗室3號因此增添了軀幹和腰的測量。其它新的測試包括測試動脈血流、在起飛前和起飛間拍攝面部照片、靜脈情況、血紅蛋白、尿量的測量。這些測量收集了體液分布和平衡的數據，使得醫學家能夠更好地理解體液分布的現象。
天空實驗室3號的生物學實驗包括微重力對鼠、果蠅、單個細胞和細胞培養基的影響。實驗中使用的人體細胞是肺細胞。動物實驗包括對鼠的生物鐘的研究和黑腹果蠅晝夜節律的研究。但是由於起飛30分鐘後的一次停電事故使得所有動物死亡，因此實驗不成功[2]。
美國的許多高校學生參加勒比海天空實驗室的研究，他們是天文學、物理學和基礎生物學實驗的主要研究員。在天空實驗室3號上進行的學生實驗包括振動雲、木星X射線、試管免疫學、蛛網形成、細胞液流、質量測量和中子分析。
天空實驗室收集機組的牙齒健康以及實驗室的環境、微生物、輻射和毒劑數據來估測機組的健康狀態。其它被估測的數據包括設備、居住性、機組活動等來獲得對太空生活和工作的更好理解。
在圓形的徽章的正中是李奧納多·達·文西的《維特魯威人》，不過生殖器被取消掉了。背景是半個太陽（包括黑子）和半個地球來代表飛行中做的實驗。其它部分是白色的，上面寫有太空人的名字，以及「Skylab III」的字體。園的邊是紅色、白色和藍色的。機組的妻子有一個使用「萬能女人」組成的稍微不同的圖案。她們的名字取代了機組的名字。指揮艙的更衣室里放有帶這個圖案的徽章來驚喜他們。
天空實驗室3號使用的阿波羅指揮艙目前位於克利夫蘭格倫研究中心的訪問者中心展出。
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