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  從1973年5月26日21:56:00UTC至6月22日19:48:07UTC,共計26天21小時52分鐘7秒。

  第一次艙外活動從1973年5月26日00:40UTC至01:20UTC,共40分鐘,由保羅·維茲執行。  第二次艙外活動從1973年6月7日15:15UTC至18:40UTC,共3小時25分鐘,皮特·康拉德和約瑟夫·科文執行。  第三次艙外活動從1973年6月19日10:55UTC至12:31UTC,共1小時36分鐘,皮特·康拉德和保羅·維茲執行。

  天空實驗室2號於1973年5月25日發射,,幾名宇航員最重要的任務就是要修復之前發射的空間站。空間站的隕石和太陽護罩和一塊太陽能電池板在發射時脫落,剩下的主電池板也發生了故障。宇航員必須抓緊時間修復,因為工作艙內逐漸升高的溫度會導致艙記憶體在有害氣體,也會使得儲存的食物腐壞。  當阿波羅指令/服務艙靠近空間站時,宇航員約瑟夫·科文抓住保羅·維茲的腳,後者試圖用一根長約10英尺的鉤杆試圖將已經不工作的太陽能電池板剝離,但是沒有成功。在這個過程中,也消耗了大量的一氧化二氮燃料。由於多次嘗試均不成功,為了順利對接,幾名宇航員不得不穿上壓力服並拆下指令服務艙對接探頭。進入到空間站後,幾名宇航員“撐起”了一把巨大的金屬摺疊傘,擋住了照向空間站的陽光,成功地為空間站降溫。  兩個星期後的一次出艙任務中,康拉德和克爾溫將先前故障的太陽能帆板開啟,為保證了空間站運作所需要的電力供給。為了這次出艙行走,兩人在位於馬歇爾太空飛行中心的浮力模擬器中已經演練過多次。如果這次太陽能帆板的展開不成功的話,天空實驗室2號和3號計劃上的太空實驗將不能完整地實施,空間站的蓄電池也會嚴重損壞。帆板展開後,空間站的電池組瞬間獲得了大量的能量來源,兩名宇航員一下子從太空實驗室船體被甩出,考驗了宇航員的應變能力和安全繩索的牢靠程度。完成任務後,兩人回到太空艙,出艙任務宣告成功。  近一個月時間中,天空實驗室2號上的宇航員修復之前損壞的部分儀器,完成了一系列的太空醫學實驗,收集太陽和地球科學資料,共進行了總計長達392小時的實驗。在任務中,幾人成功的用阿波羅望遠鏡觀測到一次長達兩分鐘的太陽耀斑活動。三名宇航員在太空中一共執行了28天任務,是美國之前太空任務記錄的兩倍。1973年6月22日,任務結束。飛船的返回艙墜入太平洋,幾人被等候在9.7公里外參加NASA搜救任務的提康德羅加號航空母艦救起。天空實驗室2號創下了當時人類太空最長飛行時間,最長飛行距離,最大荷載質量等多個記錄。康拉德更是當時執行太空任務係數最多的宇航員。

  天空實驗室2號的任務徽章由科幻小說作家本傑明·波瓦推薦美國著名的奇幻插畫畫家弗蘭克·費爾斯負責執筆。徽章用了地球和陽光作為背景。在一次科幻雜誌的採訪中,弗蘭克·費爾斯回憶,在制定徽章方案時,有一名宇航員提出用天空實驗室2號上看太陽被地球擋住的“日食”圖案作為徽章。當時這個構想很快就被採納,因為它解決了好幾個問題:暗示了該任務和太陽能研究有關,也確定了太空艙和地球的關聯。同時高對比度的影象也非常容易作畫。弗蘭克·費爾斯還花了不少時間研究地球上雲層的形狀,採用了非常傳統漩渦圖案。方案通過一次次的簡化,最終套用圓形黑圈外加白色留底作為這次太空任務的徽章。

  飛船返回艙的指令模組目前儲存在位於佛羅里達州彭薩科拉的國家海軍航空博物館。
天空實驗室2號(英語:Skylab 2,也縮寫為SL-2和SLM-1),是美國《天空實驗室計劃》的首次載人航天任務,也是美國發射的第一顆為了繞軌太空站而建造的衛星。這次任務的衛星在1973年5月25日由農神1B號運載火箭負責運載發射,共乘坐3名宇航員。“天空實驗室2號”任務得名於所載的衛星名稱,也是人類探索太空的里程碑式任務。該任務是人類第一次成功地將宇航員送上位於地球軌道的太空站,並且順利返回。之前前蘇聯的太空站禮炮1號及聯盟11號在完成對接、分離任務後返回地球時,返回艙的壓力閥門損壞,造成3名宇航員血液沸騰死亡,因此該任務並未完成。因此,天空實驗室2號仍然是第一次成功的載人太空站任務。