La navette spatiale américaine Discovery STS-128 décolle de Cap Canaveral le 29 août 2009 à 04h00 GMT. Ce vol d'assemblage 17A va permettre d'apporter plusieurs tonnes de matériel  la station internationale. La soute contient principalement le module MPLM Leonardo.

L'équipage est composé du commandant Frederick STURCKOW, du pilote Kevin FORD et des spécialistes de mission Patrick FORRESTER, Jose HERNANDEZ, Christer FUGLESANG (ESA, Suède), Danny OLIVAS et Nicole STOTT. Cette dernière restera sur la station en remplacement de Tim KOPRA.

Discovery s'amarre au PMA-2 le 31 août 2009 à 00h54 GMT. Plus tard, Robert THIRSK met en marche le système d'amarrage CBCS (Centerline Berthing Camera) dans le module Harmony, car c'est là que le MPLM va être arrimé.

BARRATT et FORD pilotent ensuite le bras Canadarm2 pour saisir Leonardo dans la soute de la navette et ils l'amènent jusque sur Harmony. La jonction a lieu le 31 août à 20h10 GMT. Le lendemain, le vestibule est pressurisé et l'équipage peut pénétrer à l'intérieur du MPLM.

Les astronautes OLIVAS et STOTT débutent la première sortie dans l'Espace de la mission STS-128 le 1er septembre 2009 à 21h49 GMT. L'objectif principal est de démonter le réservoir d'ammoniac ATA (Ammonia Tank Assembly) du segment P1 de la structure ITS.

Les deux astronautes se dirigent donc immédiatement vers le côté bâbord de la station, et gagnent le P1. Ils doivent d'abord déconnecter les deux canalisations d'ammoniac, ainsi que deux canalisations d'azote (qui sert à la pressurisation du réservoir) et deux lignes électriques.

Ils rencontrent un petit problème avec une connexion femelle de type Quick Disconnect (la QD F174) qui ne se referme pas comme elle le devrait quand ils la débranchent du connecteur mâle QD M4. Il n'y a pas de conséquence immédiate pour le système de refroidissement, et les astronautes laissent le connecteur dans cette situation.

Ils dévissent ensuite les quatre boulons qui maintiennent l'ATA en place. Quand le réservoir vide est libéré, les deux astronautes le saisissent, chacun d'un côté, et le soulèvent, de manière à ce que le bras Canadarm2 puisse le saisir à son tour. Il restera dans cette position "suspendue" jusqu'à la prochaine sortie, et Nicole STOTT installe un cale-pieds APFR sur le Canadarm2.

Elle se positionne alors sur ce cale-pieds, et le bras - qui tient toujours l'ATA - l'emmène vers le module européen Columbus, où elle doit récupérer la palette d'expérience EuTEF. Pendant ce temps, OLIVAS va poser dans le sas les outils qu'ils ont utilisés pour démonter l'ATA. Il va ensuite rejoindre STOTT à l'extrémité de Columbus.

Ensemble, ils démontent le boulon qui maintient l'EuTEF en place, ils la saisissent et l'emmène dans la soute de Discovery, où ils l'arriment à la structure LMC.

STOTT descend alors du Canadarm2 et retourne avec OLIVAS sur Columbus, où ils doivent maintenant démonter les expériences MISSE 6A et 6B, qui avaient été installées lors de la mission STS-123, en 2008. Quand la première est libérée, STOTT l'emmène dans la soute de Discovery et la fixe sur le côté. OLIVAS démonte la seconde (avec difficultés) et l'emmène aussi dans la soute.

Le programme de la sortie est maintenant terminé, mais comme les deux astronautes sont en avance ils vont effectuer deux activités supplémentaires. Nicole STOTT va mettre en place un capuchon sur une caméra du Canadarm2 pour la protéger des jets des réacteurs du vaisseau japonais HTV, et OLIVAS va contrôler des connecteurs sur le PMA-3.

Mais finalement, STOTT ne parvient pas à installer son capuchon, et les deux astronautes rentrent dans le sas à 04h24 GMT (le 2 septembre). La sortie aura duré 6h35.

Le 2 septembre, BARRATT installe un nouveau Crew Quarter (le n°3) dans le module Kibo.

La deuxième sortie commence le 3 septembre 2009 à 22h11 GMT quand OLIVAS et le Suédois FUGLESANG sortent du sas du module Quest. Leur mission principale est de remplacer le réservoir ATA. Rappelons qu'à cet instant, l'ancien est suspendu sur le bras Canadarm2, tandis que le nouveau est sur la structure LMC, dans la soute de Discovery.

En premier lieu, les deux astronautes se dirigent donc vers l'arrière de la soute. FUGLESANG s'installe sur le cale-pieds APFR du bras Canadarm2, et il aide ensuite OLIVAS à démonter les quatre boulons qui maintiennent le nouvel ATA sur la LMC.

Quand le le réservoir est libéré, FUGLESANG le saisit et, grâce au Canadarm2, il se dirige vers le segment P1. On rappelle qu'à ce moment, l'ancien ATA est toujours fixé au Canadarm2. Pendant le transfert, qui se déroule très lentement, OLIVAS se rend "à pieds" sur le P1, et commence à préparer les connecteurs à l'arrivée du nouveau réservoir.

Quand FUGLESANG arrive au P1, OLIVAS le guide et il met l'ATA en place. Les deux astronautes vissent alors les quatre boulons qui vont le tenir. OLIVAS s'occupe également de connecter deux câbles électriques ainsi que quatre canalisations.

Ensuite, il faut ramener l'ancien ATA dans la soute. Actuellement, il est tenu par le Canadarm2. OLIVAS attache sur son scaphandre un câble qui le relie à l'ATA. Le bras peut alors le relâcher, et FUGLESANG le saisit et l'attache à son tour à son scaphandre. Quand il est sûr de l'avoir bien en main, OLIVAS peut alors détacher son câble.

Le bras emmène FUGLESANG jusque dans la soute, où OLIVAS se dirige également. Quand ils y arrivent, ils fixent l'ATA sur la LMC au moyen de quatre boulons, puis FUGLESANG se détache du Canadarm2.

Comme ils sont largement en avance sur l'horaire, Houston leur demande d'installer deux protections thermiques sur le Canadarm2, de déplacer un cale-pieds APFR et de déplacer un câble.

Ils terminent la sortie par une activité qui était à leur programme : installer une poignée FGB (Fixed Grapple Bar) sur le réservoir ATA du segment S1. Celui-ci sera démonté lors de la mission STS-131, et remplacé par celui qui est maintenant dans la soute de Discovery, et qui aura été rempli d'ici là.

OLIVAS doit également connecter un câble pour un radiateur du PMA-3. Ce compartiment doit en effet servir de lieu de stockage, et il est important de bien garantir l'élimination de la condensation à l'intérieur.

Mais à sa grande surprise, l'astronaute découvre que le cavalier sur lequel il doit connecter le câble n'a pas la forme qu'il devrait avoir ! Il ne peut donc pas accomplir sa mission, et finalement les deux hommes rentrent dans le sas.

Il est 04h51 GMT (le 4 septembre), la sortie a duré 6h39.

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