Le 9 août, VINOGRADOV et REITER démontent le système Kours-A du vaisseau Soyouz TMA-8. Le 11 août, le cosmonaute allemand passe 4h30 à démonter les dix détecteurs de fumée du module Zaria, à les nettoyer et à les remettre en place. Il consacre ensuite environ une demi-heure à s'entraîner à prendre des photos en prévision de l'arrivée de la navette spatiale Atlantis le 29 août, qui effectuera comme c'est maintenant l'habitude une manœuvre de rotation pour présenter son bouclier thermique à la station.

Le 15 août, les trois hommes ont une vidéoconférence avec les équipages d'Atlantis et du Soyouz TMA-9 qui viendra les relever en septembre. Le 17 août, dans le module Zvezda, le commandant VINOGRADOV installe des dispositifs destinés à atténuer le bruit des ventilateurs des systèmes d'air conditionné SKV-1 et SKV-2. Après leur mise en place, WILLIAMS effectue des mesures de l'environnement sonore du module et envoie ses résultats au sol. Plus tard, VINOGRADOV installe un troisième ordinateur de bord dans le module Zvezda : le SSC-3 (Space Station Computer).

Le 22 août, le système Vozdoukh d'élimination du dioxyde de carbone est volontairement arrêté pour pouvoir tester l'efficacité de son équivalent américain : le CDRA.

Le 23 août, à 16h04 GMT, les moteurs de Progress M-56 sont allumés pendant 543s pour rehausser l'orbite de la station de 3,97km, qui a maintenant les paramètres suivants : 343km x 357km x 51,65°. Cette nouvelle orbite permettra d'accueillir Atlantis et Soyouz.

Le 24 août, REITER remplace un Bloc 800A (le n°6) dans le module Zaria. L'ancien exemplaire sera abandonné dans le vaisseau Progress M-56. Ensuite, REITER et VINOGRADOV passent près de huit heures à charger Progress M-56 avec leurs déchets et le matériel usagé. Le soir du 24 août, Vozdoukh est remis en fonctionnement. Il résulte de l'essai que le système américain CDRA ne fonctionne pas aussi bien qu'il le devrait.

Le 25 août, la foudre s'abat sur le pas de tir de la navette Atlantis, reportant le décollage de quelques jours. De plus, le cyclone Ernesto s'approche dangereusement de Cap Canaveral.

Le 28 août, les ergols restants dans les réservoirs de Progress M-56 sont transférés dans ceux de Zaria. Le lendemain, VINOGRADOV, WILLIAMS et REITER passent cinq heures à charger le vieux cargo avec du matériel usagé et des déchets. Un peu plus tard dans la journée du 29 août, une fuite de liquide de refroidissement (triol) est repérée dans le module Pirs. Par mesure de précaution, le circuit de refroidissement du module a été interrompu.

Pendant ce temps, Progress M-56 est utilisé pour réinjecter de l'oxygène dans l'atmosphère de la station (bien que l'Elektron soit toujours en fonctionnement). Le 30 août, REITER continue de charger Progress M-56 tandis que VINOGRADOV décharge Progress M-57.

Le 31 août est le jour du 53^ème anniversaire de Pavel VINOGRADOV. A cette occasion, les membres de la direction de la RKK Energuia, à laquelle le cosmonaute appartient, se sont réunis au TsUP et Nikolaï SEVASTIANOV, le patron d'Energuia, congratule personnellement VINOGRADOV par radio. Ce même 31 août, le Centre Johnson envoie à l'équipage ses instructions pour réparer le CDRA, qui avait montré quelques faiblesses de fonctionnement lors du test de la semaine précédente.

Le 4 septembre, bien que le système Elektron fonctionne correctement, l'atmosphère de la station est enrichi en oxygène à partir des réservoirs de Progress M-57 (ceux de Progress M-56 sont maintenant vides). Le 5 septembre, VINOGRADOV et REITER continuent de charger Progress M-56; de plus, le commandant commence à préparer les matériels qu'il ramènera au sol avec lui à bord de Soyouz TMA-8. Rappelons que le retour sur Terre est prévu pour le 28 septembre, c'est à dire dans un peu plus de trois semaines. D'ailleurs, le 5 septembre, VINOGRADOV et WILLIAMS enfilent leurs combinaisons Sokol-KV-2 et montent dans le vaisseau Soyouz pour vérifier que les couchettes Kazbek sont convenablement réglées à leur taille.

Le 6 septembre, VINOGRADOV remplace une unité de séparation liquide-gaz du système SRV-K2M (c'est le système qui récupère la condensation pour en faire de l'eau liquide potable). Le lendemain, le cosmonaute russe répare la petite fuite de triol qui avait été détectée dans le module Pirs.

Plus tard dans la journée, les ingénieurs du TsUP testent à distance le système Kours-P du module Zvezda, afin de vérifier son bon fonctionnement en vue de l'arrivée prochaine de Soyouz TMA-9. Le 8 septembre, VINOGRADOV et WILLIAMS passent encore deux heures à emballer les affaires qu'ils ramèneront sur Terre avec eux.

Le 9 septembre 2006, à 15h15 GMT, la navette spatiale américaine Atlantis décolle du Centre Spatial Kennedy en Floride. La mise en orbite se passe sans incident. L'engin s'amarre au
PMA-2 du module Destiny le 11 septembre 2006 à 10h48 GMT, après avoir effectué une manœuvre de RPM qui a permis aux cosmonautes de la station de photographier le bouclier thermique de l'orbiteur, afin de détecter d'éventuelles fissures.

Après l'amarrage, les astronautes américains FERGUSON et BURBANK sortent les poutres P3/P4 de la soute d'Atlantis. Les écoutilles sont ouvertes à 12h30 GMT, et les deux équipages se retrouvent. Ensuite, le Canadien Steven McLEAN et Jeffrey WILLIAMS utilisent le bras Canadarm2 pour saisir le P3/P4 et le positionner à l'extrémité de la poutre P1. Là, quatre boulons automatiques solidarisent le nouvel élément. On note au passage que McLEAN est le premier Canadien à manipuler le Canadarm2.

Le 12 septembre, les astronautes Joe TANNER et Heide STEFANYSHYN-PIPER réalisent la première sortie dans l'Espace de la mission depuis le module Quest (ils y avaient passé la nuit pour se préparer au changement d'atmosphère).

La première tâche de TANNER est de connecter des câbles électriques reliant le P3 au P1. Dès que cela est fait, le centre de Houston active le P3/P4 et vérifie que tout fonctionne bien. Ensuite, les deux Américains ôtent les dispositifs d'immobilisation des panneaux solaires qui n'étaient utiles que pendant le lancement.

Tous les objectifs sont remplis au bout de seulement trois heures et demi de travail, et les astronautes commencent d'autres tâches prévues à l'origine pour la deuxième sortie, comme le démontage d'autres protections qui ne sont plus requises maintenant que les poutres sont en orbite. TANNER et STEFANYSHYN-PIPER rentrent dans la station après six heures et trente-six minutes passées à l'extérieur.

Dès le 13 septembre, la deuxième sortie a lieu avec BURBANK et McLEAN. Ils se chargent d'ôter des protections sur le Joint Rotatif des Panneaux Solaires (SARJ, Solar Alpha Rotary Joint) du P4. Le SARJ est un dispositif qui permettra aux panneaux solaires de tourner, et ainsi de rester alignés sur le Soleil. Cette opération devait occuper les astronautes pendant six heures, mais comme elles avaient été commencées lors de la première sortie, ils leur reste beaucoup de temps pour effectuer d'autres tâches.

Ils commencent donc à préparer la structure P3/P4 à recevoir le Mobile Transporter (MT). La sortie dure au total sept heures et onze minutes. Quand les astronautes sont en sécurité à bord de la station, le JSC active le SARJ et se livre à plusieurs essais pour en vérifier le bon fonctionnement.

Le 14 septembre est un grand jour dans l'histoire de la station, car c'est celui où le JSC de Houston procède au déploiement des panneaux solaires géants (35m de long) de la structure P4.

Un incident survient dans la nuit du 14 au 15 septembre quand, en prévision de leur seconde sortie, TANNER et STEFANYSHYN-PIPER dorment dans le module Quest, fermé hermétiquement.

Un disjoncteur RPC (Remote Power Controller) est activé par erreur, et la pompe de dépressurisation du module Quest subit une perte de puissance. Comme cette pompe est nécessaire pour pouvoir effectuer la sortie, il est important de la réparer. TANNER et STEFANYSHYN-PIPER quittent le module et partent terminer leur nuit dans le module Unity, équipés de masques respiratoires. Les autres membres d'équipage se chargent de reconnecter le RPC et de réactiver la pompe.

La troisième sortie commence donc le 15 septembre avec 45 minutes de retard à cause de cet incident. TANNER se dirige vers la poutre P6 pour travailler sur son BGA (Beta Gimbal Assembly, le dispositif qui permet aux panneaux solaires de s'orienter selon l'axe longitudinal). Le but de la manœuvre et d'installer huit cales sur des boulons, afin d'éviter que ces derniers puissent à la longue se dévisser.

De plus, il met en place une autre cale, destiné à une charnière du P6. L'installation avait déjà été tentée par les astronautes de la navette spatiale Endeavour STS-97 en décembre 2000, mais elle avait échoué. Cette fois-ci, TANNER atteint son objectif.

Pendant ce temps, STEFANYSHYN-PIPER récupère l'expérience MISSE-5, qui avait été installée lors de la mission STS-114 en août 2005. La suite des opérations se déroule sur le P4. Les astronautes retirent des sangles qui retenaient le PVR (Photovoltaic Radiator), ce qui permettra ensuite de le déployer.

Ensuite, sur la poutre P3, TANNER et STEFANYSHYN-PIPER libèrent le chemin qu'empruntera le MT. La dernière opération est le remplacement d'une antenne (S-band Antenna Support Assembly, SASA) sur la poutre S1. L'antenne de rechange est, quant à elle, entreposée sur la poutre Z1. La SASA défaillante est attachée temporairement et sera ramenée sur Terre lors d'une future mission.

Les deux astronautes rentrent ensuite dans le module Quest; leur sortie aura duré six heures et quarante-six minutes.

Une fois les astronautes en sécurité, le PVR est déployé et le MT est positionné sur le P3. Le 17 septembre, à 12h50 GMT, la navette Atlantis se sépare de la station. Pendant 45 minutes, elle effectue un survol d'inspection de la station. C'est la première fois depuis quatre ans (mission STS-112) qu'une telle manœuvre est réalisée. Les astronautes américains prennent de nombreuses photos du complexe orbital qui vient de s'agrandir.

VINOGRADOV, WILLIAMS et REITER se retrouvent à nouveau seuls à bord de la station, mais ce n'est pas pour longtemps : l'équipage de relève doit en effet décoller dès le lendemain !

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