讓學生們弄髒雙手，使他們懂得鏟走一立方米的泥土意味著一立方米的辛苦、汗水和肌肉酸痛，對他們一輩子都有好處。——馮·布勞恩馮·布勞恩英年早逝出任助理局長
“阿波羅”11號成功登月以後，新的航空航天局局長佩因發現，由於技術上的成熟，現在即使沒有布勞恩，不管還存在什麼計劃管理問題和設計改進問題，他那些同事也能把馬歇爾中心很好地運轉下去。
於是，佩因把布勞恩從亨茨維爾調到華盛頓去，任命他為代理助理局長，讓他在總部負責製訂未來的計劃，分配給他的頭一項任務就是爭取使國會批準一項載人火星計劃。
布勞恩提出讓一組宇航員飛到火星上去並且返回地球的建議和設想，佩因和他的其他高級同事已經仔細進行了研究。這項計劃包括一組“土星5號”火箭，它們可以把兩艘諾瓦核火箭動力星際航天船的設備和燃料送入低地軌道，並在軌道上進行裝配和添加燃料，然後從軌道上出發飛往鄰近的行星。
計劃還包括一個和阿波羅登月艙一樣的登火星艙。國家航空航天局把這整個計劃看成是一項“超級阿波羅計劃”，這也是美國國家航天技術的第二代目標。
火星計劃在許多方麵是布勞恩在20世紀50年代初期就已經提出來的建議的現代翻版。但是，在他的腦子裏始終縈繞著一個問題：他真的能把這一雄心勃勃而又需要耗費巨資的計劃推銷給國會嗎？
佩因博士、布勞恩和國家航空航天局的其他局級領導人，帶著他們的詳細建議出席了國會會議。布勞恩和平常一樣，以他的專門知識、準確性和獨特的魅力，介紹了為進行載人火星探險而認真製訂的計劃。
參眾兩院的委員會成員們滿懷興趣地聽著，還問了許多問題。但他們幾乎沒有一個人想讓美國再承擔一項巨大的空間技術計劃，因為阿波羅飛行的一連串成功已經向全世界證明，美國已經遠遠跑在外國競爭者的前頭，這項超級阿波羅計劃被認為沒有什麼必要了。
除此之外，尼克鬆總統對火星計劃也有些心不在焉。他在爭取國會批準時，沒有像在1961年提出曆史性谘文時的那股勁頭。
1970年1月13日，在國家航空航天局總部舉行的一次記者招待會上，佩因博士說，他正在“修訂空間計劃的規模，使國家航空航天局的總開支符合1971財政年度所能得到的預算”。
他指出：“今天我準備采取下列行動：‘土星5號工程’完工之後，無限期停止生產‘土星5號’運載火箭；把阿波羅月球飛行的發射間隔延長至6個月，在1972年阿波羅應用計劃航天站飛行期間，月球探險推遲進行；把發射‘海盜號’火星不載人著陸器從1973年推遲到1975年的下一次火星機會。”
“我們已經宣布關閉馬薩諸塞州坎布裏奇的電子研究中心。我們估計，為國家航空航天局的計劃工作的美國人總數，將從1970財政年度結束時的19萬人減少至1971財政年度結束時的大約14萬人。”
佩因博士接著概述了國家航空航天局將怎樣把阿波羅月球探險計劃進行到底，直至發射“阿波羅19號”。除了“阿波羅11號”和“阿波羅12號”外，還有7次月球飛行。
“1971年我們將把兩艘不載人的飛船送入火星軌道，”佩因繼續說道，“1972年把第一個探測器送上木星，1973年讓一艘飛船飛經金星和水星。我們要著手設計複用航天飛機。”
“按照原來的計劃，1972年將利用現有的阿波羅技術發射第一個實驗性航天站。這一項阿波羅應用計劃將把一個大車間送入軌道，人將要在軌道上學習如何完成有益的任務，時間長達幾個月。”
以上這些項目就是1971年的空間計劃。
佩因博士公布這一被打了折扣的一攬子計劃以後不久，就離開國家航空航天局，回到私人工業中去了。總統和國會不支持載人的火星探險，他被迫接受大大縮小了的國家航空航天局計劃，對此他顯然感到失望。
在此過程中，布勞恩一直待在國家航空航天局總部，騎虎難下，不知如何是好。要是他知道，佩因博士在國會拒絕接受火星計劃之後會離開國家航空航天局，他當初也許就不會接受佩因博士的邀請到華盛頓來。此外，佩因博士的繼任者詹姆斯·弗萊徹博士又馬上對布勞恩說，他打算最大限度地利用大大減少了的國家航空航天局緊縮預算，堅持幹到底。
布勞恩以總部代理助理局長的身份立即著手處理這一問題。這個問題是受兩項最花錢的計劃支配的：完成天空實驗室航天站和複用航天飛機。這兩項計劃在大刀闊斧削減經費時得以幸存。
航天飛機計劃成了一個極其重要的問題，因為當時給予航天飛機構型的計劃發展經費是100億美元，這實際上會扼殺國家航空航天局提出的所有其他空間科學計劃和應用計劃。
1970年初，天空實驗室載人航天站進展情況良好，而且基礎很紮實。但是航天飛機還處於繈褓階段，處於十分初級的設計階段。天空實驗室是布勞恩最喜歡的計劃之一，從土星計劃開始的時候起就發展起來了。
就在亨茨維爾公民為布勞恩一家舉行盛大歡送會的那一天，即1970年2月24日，阿波羅應用計劃裏的軌道車間計劃重新命名為天空實驗室計劃。布勞恩來到華盛頓的新辦公室時，天空實驗室計劃由S-4B軌道車間、密封艙、複式對接接合器和阿波羅望遠鏡等組成。1971年初確定1973年4月30日為計劃發射日期。
國家航空航天局總部載人宇宙航行處的天空實驗室計劃辦公室負責計劃的全麵管理；亨茨維爾的馬歇爾航天中心負責研製和裝配多數主要部件，這些部件都是在布勞恩領導下造出來的；布勞恩則可以在他新的辦公室裏對這兩單位的合作進行控製。
天空實驗室飛行的許多目的，還有載人航天站的整個基本設想，布勞恩早在幾十年前就已經闡述得一清二楚了。看到天空實驗室計劃取得圓滿成功，布勞恩感到特別欣慰。實際上，和布勞恩長期共事的阿圖爾·魯道夫說，“20世紀30年代，在庫默斯多夫軍官俱樂部布勞恩住的地方，他就已經在不止一個晚上談到這種宇宙飛行的設想了。”
1972年5月14日，在布勞恩的指揮下，肯尼迪航天中心成功發射了天空實驗室。起飛很順利，但是緊接著，天空實驗室發生了嚴重問題。起飛後大約一分鍾，天空實驗室圓筒形主體部分——巨大的外部星體防護罩脫落，帶走了一個未展開的太陽電池組，把穿過第二個電池組的一塊金屬片弄彎了，使剩下的這一極其重要的電源無法展開。然而，附著在阿波羅望遠鏡裝置上麵的其他4個太陽電池組按預定計劃投入使用。
航天站太熱了，動力又不足，迫使飛行控製中心的飛行控製人員必須在宇航員救難小組到達現場之前，找出使重達100噸的飛船保持穩定的辦法。
天空實驗室發射11天以後，修理小組進來了，帶來了可以展開的遮陽板和幾項臨時匆忙設計製造的特殊工具。這些人員過去曾在馬歇爾中心，按布勞恩的要求在水下試驗箱裏，認真地實踐和模擬在失重情況下進行救援的每一個步驟，這些細致的準備工作得到了很好的回報。
修複成功後，遮陽板展開了，另一個太陽翼也能自由活動並且提供定額電力了，太空實驗室開始執行它的預定任務。
在阿波羅計劃的全盛時期，布勞恩曾因堅持要在馬歇爾中心建造水下失重模擬試驗箱而遭到批評。但是，當天空實驗室的第一批宇航員回到地球上時，他們證實說，要不是利用了曾經引起爭論的馬歇爾中心水下試驗箱，天空實驗室的修理工作和航天站的成功飛行就無法完成。他們挽救了價值20億美元的天空實驗室計劃，把一場迫在眉睫的大災難轉變為巨大的成功。
到年底為止，天空實驗室已經繞地球3350多圈，先後3組每組3人的宇航員在裏麵住過。第三小組於1972年11月16日用火箭送抵天空實驗室，執行無限期的飛行任務，後來持續達84天，於1973年2月8日在太平洋降落。
天空實驗室計劃取得了極大成功。正如一位專家所說的，單是太陽研究這一方麵，地球上的科學家所得到的“材料真是車載鬥量”。宇航員以前所未有的決心，在紫外線和紅外線中拍攝了太陽和太陽表麵上的詳細現象。
天空實驗室的宇航員還為一門新科學——失重加工和製造，奠定了基礎。他們製造出在重力之下不結晶，但是在失重情況下結了晶的大型人造晶體物質。
他們還成功地證明，密度差別很小的物質的“電泳”分離，在失重情況下可以提高很多倍。這種技術在製藥工業中大有發展前途。在製藥工業上，生產一種藥物或血清所達到的純度，往往是決定其安全應用的限製因素。
天空實驗室的宇航員還收集了醫學數據，為持久的載人失重飛行建立起一個醫學數據基地，因為阿波羅計劃還有種種其他飛行任務，確實可以建立起這樣一個基地。
最後，許多科學家一致認為，天空實驗室已經證明：由於該計劃取得成功，並有實用價值，美國可以盡快開始建設永久性的航天站了。可以想象，這些航天站不但能容納設備，還能住得下12名、20名，甚至50名宇航員、研究人員和科學家。