Le 5 juin 2008, à 15h04 GMT, les astronautes FOSSUM et GARAN entament leur deuxième sortie dans l'Espace, toujours depuis le module Quest. Ils prennent avec eux deux caméras vidéos (JTVE 1 et 2, JEM Television Equipment) qu'ils vont installer sur le nouveau module japonais. Elles permettront aux astronautes qui manipuleront le bras manipulateur JEMRMS de voir ce qu'ils font.

La cinématique du bras JEMRMS est organisée autour de six rotules qui étaient recouvertes lors du lancement d'une couverture de protection thermique. L'effecteur à l'extrémité du bras disposait lui aussi d'une telle protection, et il appartient aux deux astronautes de retirer tout cela.

FOSSUM et GARAN remontent ensuite "sur" le JPM pour préparer la pièce d'amarrage (ACBM) au transfert de l'ELM-PS. Ce petit module logistique avait en effet été installé provisoirement sur Harmony, mais son emplacement définitif est sur le JPM. Les astronautes ôtent la protection thermique de l'ACBM, puis retirent les boulons qui retiennent les deux boucliers antimétéorites. Ils enlèvent également une cale qui ne servait que durant le lancement, puis réalisent une rapide inspection du système d'amarrage.

Pour finir, ils mettent en place une protection thermique sur l'interface qui reliait le module à la soute de Discovery durant le lancement. La tâche suivante sur le programme est l'installation de protections thermiques sur certains axes du JPM.

La deuxième partie de cette sortie est consacrée à la préparation du remplacement d'un réservoir d'azote. Appelés NTA (Nitrogen Tank Assembly), ces réservoirs sont utilisés pour pressuriser l'ammoniac du système de refroidissement de la station. L'un deux, installé sur le segment S1 de l'ITS, est vide est doit être changé. Un nouveau NTA attend sur la plate-forme de stockage ESP-3 depuis la mise en orbite de cette dernière, en août 2007 (vol STS-118), et sera installé lors de la prochaine sortie dans l'Espace des astronautes de Discovery.

FOSSUM se dirige vers le P3, où est arrimée l'ESP-3, pour préparer le nouveau NTA. Il installe un cale-pieds articulé qui sera très utile lors de la prochaine sortie, quand il faudra saisir le réservoir. Il desserre ensuite les quatre boulons qui maintiennent le NTA en place et installe des couvertures de protection thermique sur les valves afin de prévenir toute surchauffe durant le transfert.

Simultanément, Ronald GARAN travaille sur le S1 pour préparer le vieux NTA au transfert. Il desserre les boulons et installe des protections thermiques sur les valves, débranche trois liaisons électriques et retire les canalisations qui relient le NTA au réservoir d'ammoniac.

Une fois ces opérations terminées, FOSSUM se rend sur le segment P1 pour récupérer une caméra vidéo ETVCG (External TV Camera Group) fixée sur le port n°9 (CP9, Camera Port 9). Son alimentation électrique ne fonctionnant plus, les astronautes vont la ramener dans la station, effectuer la réparation et la réinstaller sur le CP9 lors de la prochaine sortie.

Après avoir démonté la caméra, FOSSUM la passe à GARAN (qui va la ranger dans le sas du module Quest) puis se rend sur le P3/P4 pour inspecter le SARJ bâbord, afin de vérifier qu'il n'a pas subit les mêmes dégâts que celui de tribord.

Une fois sur place, il démonte le capot de protection et là, c'est la stupeur. La surface de ce SARJ semble contaminée de la même façon que ce qu'il a pu observer sur l'autre ! Mais en regardant mieux, il se rend compte que ce qu'il voit n'est qu'une trace de graisse... Les ingénieurs de Houston sont soulagés !

FOSSUM referme le capot et revient vers le sas du module Quest. La deuxième sortie se termine à 22h15 GMT. Elle aura duré 7h11.

Le 6 juin 2008, les astronautes NYBERG et CHAMITOFF prennent les commandes du bras Canadarm2 pour déplacer le module logistique ELM-PS. La capture finale a lieu à 20h04 GMT.

Le 7 juin, HOSHIDE met en marche le bras robotique japonais JEMRMS pour en vérifier le bon fonctionnement. Le 8 juin 2008, à 13h55 GMT, FOSSUM et GARAN entament la troisième et dernière sortie dans l'Espace du vol STS-124. L'objectif principal est de remplacer le réservoir d'azote NTA.

GARAN commence par s'attacher sur le bras Canadarm2 au moyen d'un cale pieds APFR (Articulating Portable Foot Restraint), puis il se rend sur le S1 pour commencer à démonter l'ancien NTA. Pendant ce temps, FOSSUM se dirige vers l'ESP-3 où est stocké le nouveau NTA.

GARAN saisit l'ancien NTA puis Karen NYBERG, aux commandes du bras robotique, l'emmène vers l'ESP-3 où il le stocke. Pendant que FOSSUM s'affaire à l'arrimer convenablement, GARAN saisit le nouveau NTA puis, toujours à l'aide du bras, revient vers le segment S1. Là, il procède à l'installation et au branchement du réservoir.

Michael FOSSUM, qui a pris trente minutes d'avance sur son programme, se rend sur le SARJ bâbord (celui qui fonctionne correctement) pour poursuivre son inspection. Il ôte le capot n°2, prend des photos et ramasse quelques échantillons. De son côté, GARAN termine l'installation du NTA et se détache du bras robotique.

Les deux astronautes se rejoignent ensuite et partent à l'extrémité du JPM afin de retirer des protections thermiques et des cales sur les caméras vidéos du bras JEMRMS. Ils enlèvent également les protections des hublots du module japonais. Ensuite, GARAN se rend vers le sas du module Quest pour récupérer la caméra ETVCG qu'ils avaient démonté lors de la précédente sortie. Il la ramène sur le segment P1 où FOSSUM a effectué quelques préparatifs, puis la réinstalle sur le port CP9.

Après cela, FOSSUM et GARAN rentrent dans le sas de Quest et le repressurisent. La sortie se termine à 20h28 GMT et a duré 6h33.

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