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Une sortie extravéhiculaire, effectuée par les astronautes Stephen Robinson (Etats-Unis) et Soichi Noguci (Japon), est notamment prévue pour mettre en œuvre différentes techniques de réparation. Des substances collantes seront injectées à l'aide d'un pistolet sur du matériau RCC (Reinforced Carbon-Carbon) -identique à celui des bords d'attaque des ailes et sur du matériau TPS (Thermal Protection System).
DiscoveryDiscovery emportera également le module logistique multi-fonctions Raffaello, charge utile principale de la mission, qui servira à l'approvisionnement de la Station Spatiale InternationaleStation Spatiale Internationale.