STS-51-F（又稱為Spacelab 2）是美國太空總署（NASA）太空梭計畫的第19次飛行，也是挑戰者號太空梭的第8次任務。該任務於1985年7月29日從佛羅里達州肯尼迪太空中心發射，並於8天後的8月6日成功著陸。
STS-51-F的主要有效載荷是Spacelab 2實驗模組，但最受關注的有效載荷是碳酸飲料分配器評估實驗，該實驗中可口可樂和百事可樂兩家公司嘗試讓他們的碳酸飲料能供太空人飲用。此外，任務中還搭載了一台氦冷卻紅外線望遠鏡（IRT），雖然運作中遇到一些問題，但它觀測了銀河平面60%的紅外線光譜。
發射過程中，挑戰者號的中央引擎（Engine 1 Center SSME）出現多個感測器故障，導致引擎關閉，因此太空梭執行了「軌道中止」（Abort to Orbit, ATO）緊急程序。這是太空梭計畫中唯一一次在發射後執行中止程序的任務。由於ATO，任務在較低的軌道高度進行。
與先前的Spacelab任務類似，機組員分為兩組12小時輪班。Acton、Bridges和Henize組成「紅隊」，Bartoe、England和Musgrave組成「藍隊」，指揮官Fullerton則可視需要加入任一班次。挑戰者號攜帶兩套太空行走用的太空行走服（EMU），以備緊急太空行走，預計由England和Musgrave執行。
STS-51-F首次發射嘗試於1985年7月12日，在主引擎點火後倒數至T-3秒時因第二號RS-25冷卻閥故障自動中止。挑戰者號於7月29日第二次嘗試成功發射，當時因維護系統更新延遲了1小時37分鐘。
升空3分31秒時，中央引擎的兩個高壓燃料渦輪泵排氣溫度感測器之一失效，兩分十二秒後第二個感測器也失效，導致中央引擎關閉。這是太空梭計畫中唯一一次RS-25引擎在飛行中失效。約8分鐘後，右側引擎的相同溫度感測器也失效，剩餘感測器顯示溫度接近關機紅線。推進系統工程師Jenny M. Howard迅速建議機組員禁止基於剩餘感測器讀數的自動引擎關閉，避免第二引擎關閉及可能導致機組員和太空梭損失的中止模式。
RS-25引擎故障導致太空梭採用軌道中止軌跡，最終進入比原計畫低的軌道。原計畫軌道高度約為385公里×382公里，但實際軌道為265公里×262公里。
STS-51-F的主要有效載荷為Spacelab 2實驗模組。Spacelab系統中特殊的「冰屋」模組位於三個貨盤列車的前端，為安裝在貨盤上的儀器提供現場支援。主要任務目標是驗證Spacelab系統性能、確定軌道器的介面能力，以及測量太空船產生的環境。實驗涵蓋生命科學、等離子體物理、天文學、高能天體物理、太陽物理、大氣物理及技術研究。儘管因軌道中止導致任務重新規劃，Spacelab任務仍被宣告成功。
此次飛行首次在軌道上測試了歐洲太空總署（ESA）的儀器指向系統（IPS），該系統設計精度達一角秒。最初在追蹤太陽時遇到問題，但經過一系列軟體修正後問題獲得解決。此外，Anthony W. England成為第二位在太空中進行業餘無線電通訊的太空人。
任務中還搭載了Spacelab紅外線望遠鏡（IRT），這是一台15.2公分口徑的氦冷卻紅外線望遠鏡，觀測波長範圍從1.7到118微米。雖然原本擔心太空梭的熱輻射會干擾長波長數據，但IRT仍回傳了有用的天文資料。任務中也發生一片麥拉絨絕緣材料脫落並漂浮在望遠鏡視線中。IRT收集了銀河平面60%的紅外線數據。
在一次廣受關注的行銷實驗中，STS-51-F的太空人飲用了由可口可樂和百事可樂兩大競爭品牌特製罐裝的碳酸飲料。據Acton表示，在可口可樂為早期太空梭任務開發實驗性分配器後，百事可樂向美國總統雷根施壓，要求可口可樂不要成為首個進入太空的可樂品牌。實驗因此延後，直到百事可樂開發出自己的系統，兩家公司的產品才被分配到STS-51-F。
藍隊測試可口可樂，紅隊測試百事可樂。實驗中，每隊成員都被拍攝與可樂標誌合影。Acton表示，可口可樂的系統較為先進，「分配的汽水類似地球上我們習慣飲用的方式」，而百事可樂的罐子則像刮鬍膏罐，外包裝是紙質標籤，分配的汽水氣泡多且「不太好喝」。Acton說，他在學校演講時，聽眾對碳酸飲料實驗的興趣遠超過太陽物理學。任務結束後，太空人透露他們更喜歡Tang果汁粉，部分原因是它可與現有冷水混合，而太空梭內沒有專用冷藏設備冷卻罐裝飲料，且罐裝飲料在微重力環境中氣泡過多。
等離子體診斷組件（PDP）曾於STS-3任務搭載，此次任務中再次使用，屬於一組研究地球電離層的等離子體物理實驗。任務第三天，PDP由遙控操作系統（Canadarm）從有效載荷艙抓取並釋放，持續6小時。期間，挑戰者號繞著PDP進行目標接近操作。第四天初，PDP被成功回收至有效載荷艙。
任務中進行了一項實驗，利用推進器火箭在塔斯馬尼亞上空及波士頓上空發射，創造兩個「洞」—電離層中的等離子體耗竭區。全球地球物理學家團隊與Spacelab 2的觀測資料合作研究。
Acton攜帶了一枚蛋殼和一塊嬰兒Maiasaura（北美白堊紀鴨嘴龍類恐龍）的骨頭，這是首次恐龍化石被帶入太空。
挑戰者號於1985年8月6日中午12:45:26（太平洋夏令時間）在加州愛德華空軍基地著陸，滑行距離為2,612公尺。由於軌道中止，任務延長了17圈以完成額外有效載荷活動。軌道器於8月11日返回肯尼迪太空中心。
任務徽章由德州休士頓藝術家Skip Bradley設計。徽章描繪挑戰者號朝向天空升空，尋求太陽與恆星天文領域的新知，搭載Spacelab 2有效載荷。獅子座與獵戶座星座依任務期間相對太陽的位置呈現，十九顆星星象徵這是第19次太空梭飛行。
任務目的之一是測試太空梭進行紅外線觀測的適用性，IRT即在此任務中操作。然而，軌道器被發現對紅外線天文學有一些限制，促使後續紅外線望遠鏡改為獨立於太空梭軌道器自由飛行。
