美国研制的空间实验室既然空间实验室是美国航天飞机运输系统的一个组成部分，那么为什么要由欧洲空间局负责研制呢？空间实验室的研制背景又如何呢？欧洲在美国和苏联载人飞船发射成功之后，不甘落后，也一直在筹划发展自己的载人空间技术，特别是美国的“天空实验室”和苏联的“礼炮”号空间站进入轨道后所展现的发展前景，进一步加强了欧洲研制载人空间技术的决心。与此同时，美国鉴于空间技术需要集中巨大的人力、物力和财力，也竭力想争取欧洲的合作，从而能够充分地利用欧洲的研制力量。这样就促成了航天飞机与空间实验室计划的实现。这项计划的制订过程主要产生于3项国际协定。
早在20世纪60年代，欧洲和美国就曾企图在空间技术领域进行合作，但是由于各种技术和政治上的困难始终未能如愿。1969年美国在考虑“阿波罗计划”之后空间技术的前景问题，当时的美宇航局长托马斯·佩因于1969年11月访问了欧洲，打算邀请欧洲参加称为“阿波罗”后续计划的新空间计划。1970~1972年间，继这次邀请之后，欧洲和美国的政界举行过多次会谈。与此同时，欧洲空间局和美宇航局进行了协调，并对欧洲参加阿波罗后续计划的可行性进行了一系列研究。当美国航天飞机研制工作有了明确的轮廓之后，计划在航天飞机货舱内设置一个供科学研究用的实验室，这个设想逐步演变成空间实验室的研制方案。1972年美国政府批准航天飞机研制计划之后，同年12月，欧洲各国在欧洲空间会议上，原则上同意与美国签署了一项协定。据此，1973年3月欧洲空间局的9个成员国共同签署了关于执行空间实验室计划的协定。计划包括投资的具体细节。欧洲9国宣布共同为该计划投资。这9个国家是：联邦德国、比利时、丹麦、法国、英国、意大利、荷兰、瑞士和西班牙。后来，奥地利也参加了空间实验室计划，这样就有10个国家了。这是欧美间的第一个协定。
1973年8月，欧洲9国政府与美国政府签订了关于航天飞机系统中空间实验室的研制、投资和使用协定。协定中规定，宇航局为美国的主管机关，欧洲空间局为欧洲的主管机关。这是第二个协定。
同年8月14日，欧洲空间局与宇航局签署了协定备忘录，这是第三个协定。这是一项关于计划的具体细节的协定，其中明确规定了双方的分工：欧洲空间局负责具体设计、制造、总装和测试，并向宇航局交付一个空间实验室的工程模型、一个有备件的飞行模型以及地面辅助设备。另外欧洲空间局还将提供工程技术保证，并研制新的空间实验室。原计划于1980年12月随航天飞机进行试飞，现决定延至1983年间进行首次试飞，以验证空间实验室的设计性能。空间实验室的研制应符合宇航局的各项要求，特别是可靠性的要求。宇航局负责空间实验室交付后的工作。其中，马歇尔航天中心负责空间实验室的计划管理以及科学和应用飞行、综合实验、人员训练以及操作和维修工作。约翰逊航天中心主管飞行控制。肯尼迪航天中心负责空间实验室和航天飞机的总装及其发射。宇航局还专门设立了空间实验室计划办公室，并向欧洲空间局派驻了代表。欧洲空间局同样设立了空间实验室计划办公室，并有一个派驻华盛顿的机构。
欧洲空间实验室设计草案任何一项大型系统工程计划的执行往往需要几年甚至十几年的漫长历程。空间实验室也是一项大型系统工程。因此，在与美国正式签署空间实验室研制协定之前，欧洲有关的工业财团于1972年就开展了预先研究，以节省研制时间。预研工作首先明确了空间实验室计划的条件、要求和效果，并确定了第一个空间实验室的方案。进而，提出了计划的实施方案，确定各个构件和部件以及系统的相互关系。1974年欧洲空间局通过了方案论证并确定联邦德国北部研究集团为主承包商。随后空间实验室方进入了研制阶段。1975年美国宇航局、欧洲空间局和欧洲10国各转包公司的250名专家集中在不来梅召开了工作会议，重新审查了分系统的方案。1975年10月，全部系统进入部件研制阶段。1976年进行了系统的初期设计审查，逐项审查了设计图及其说明，审查中特别注意各分系统的安装是否协调、合理。1977年又进行了一次中期设计审核。1978年通过已制成的设计模型作了最后设计审定，并拟于1979年向宇航局交付空间实验室的飞行模型。
空间实验室计划的总经费约11亿德国马克，当时合4亿多美元，由欧洲空间局的各成员国提供。为空间实验室计划投资的10个国家，至少提供1家公司，承担转包工作。转包合同的分配必须符合欧洲空间局各成员国的财约。据此，空间实验室各分系统的研制分配给了各国的公司。
航天飞机与“和平”号空间站交合对接
1995年2月3日、6月29日和11月15日，当今世界上两个最大的载人航天器——美国航天飞机（重100吨）和俄罗斯的“和平”号空间站（重123吨）分别实现了空间交会和两次对接，两次对接形成的重203吨的载人航天复合体分别联合飞行了5天和3天。这标志着近年来美俄间广泛开展的空间合作进入了一个新阶段，由此揭开了国际空间站建造工程的序幕。
1993年9月2日，美国副总统戈尔和俄罗斯政府总理切尔诺梅尔金在华盛顿签署了一项航天合作协议，主要内容是双方同意在各自现有的空间站计划的基础上，联合建造一个包括欧洲航天局、日本和加拿大的航天部在内的“阿尔法”国际空间站。联合建造空间站的计划将分三个阶段实施。
第一阶段为美俄扩大联合载人航天活动期，从1994年开始至1997年结束。该阶段的主要工作是利用俄罗斯现有的“和平”号空间站，为“阿尔法”空间站的组装完成最后的技术准备工作。
第二阶段从1997年11月开始，首先发射一个俄罗斯的多功能货舱作为国际空间站的基础。然后发射美国的实验舱、俄罗斯的服务舱以及两艘“联盟”号载人飞船，形成一个有人照料的过渡性空间站。
第三阶段从1998年开始到2004年结束。这期间要将美国的居住舱、欧洲航天局的“哥伦布”舱和日本实验舱以及加拿大的遥控机械臂装置送上轨道，从而完成国际空间站的组装。
1994年6月23日，美俄双方在华盛顿就联合建造空间站的第一阶段工作，签署了一项为期4年、价值4亿美元的航天合作协议。其中包括在1995～1997年间进行的7次美国航天飞机与“和平”号空间站的对接联合飞行，前后有5名美国航天员乘坐航天飞机进入“和平”号空间站工作和生活，他们在“和平”号上的累计工作时间为两年。
在此后的第二、第三阶段，航天飞机仍将作为建造“阿尔法”国际空间站的主要运输工具与以俄罗斯的多功能货舱为核心的空间复体交会和对接21～22次。由美国牵头，有欧洲航天局、日本、加拿大和俄罗斯参加的这个联合空间站计划从设计至建成需约20年的时间（1984～2004年），总费用为600亿美元，重约400吨的空间站建成后将运行10年。在空间站投入运行后，航天飞机仍将作为“阿尔法”空间站的主要往返运输工具之一，为空间站轮换宇航员，运送给养、设备、部件和燃料等，还将把硬件和空间站试验样品等运回地面。
“和平号”空间站在1997年正式建造“阿尔法”空间站以前，航天飞机要和目前在轨的“和平”号空间站对接7次，其主要目的是：
1.为拟于1997年11月开始的“阿尔法”国际空间站的轨道组装工作，进行人员、设备和技术等多方面的前期准备。
2.为国际空间站的建造和研究活动获取工程和运行经验。
3.为美国更多地掌握与微重力和生命科学有关的环境特性。
4.使美国更好地了解和掌握俄罗斯过去和未来载人航天研究方面的成果。
5.为医学支援、生命科学、微重力科学、地球观测和生保系统进行更详尽的研究。