Luty 2000 – znalazł się w składzie załogi lotu STS-106 jako trzeci specjalista misji (MS-3). 8–20 września 2000 – na pokładzie wahadłowca Atlantis uczestniczył w locie STS-106. 27 lutego 2002 – został mianowany specjalistą misji w załodze wyprawy STS-115. Start wahadłowca był zaplanowany na wiosnę 2003. Po katastrofie promu Columbia plan lotów został jednak gruntownie zmieniony i misję wielokrotnie przesuwano. 9–21 września 2006 – na pokładzie wahadłowca Atlantis uczestniczył w misji STS-115. Styczeń 2007 – opuścił szeregi czynnych astronautów. Styczeń 2009 – odzyskał status aktywnego astronauty.
Misja STS-106 (Atlantis F-22) 8 września 2000 wystartował w kosmos na pokładzie wahadłowca Atlantis. Pełnił funkcję trzeciego specjalisty misji (MS-3). Dowódcą wyprawy był Terrence Wilcutt, a pilotem – Scott Altman. W skład załogi wchodzili również: Edward Lu (MS-1), Richard Mastracchio (MS-2), Jurij Malenczenko (MS-4) i Borys Morukow (MS-5). Głównym zadaniem misji było dostarczenie na pokład Międzynarodowej Stacji Kosmicznej wyposażenia i zapasów niezbędnych do przyjęcia pierwszej stałej załogi stacji oraz przegląd nowego modułu Zwiezda. 10 września wahadłowiec połączył się ze stacją i astronauci przeszli na jej pokład. Następnego dnia Edward Lu i Jurij Malenczenko przez ponad sześć godzin pracowali w otwartym kosmosie.