Praca w NASA i kariera astronauty 4 czerwca 1998 – został przyjęty do korpusu amerykańskich astronautów (). 1999 – zakończył przeszkolenie podstawowe, po którym zdobył kwalifikacje specjalisty misji. Po kursie otrzymał przydział do Biura Astronautów NASA. 1999–2002 – był kierownikiem grupy opracowującej specjalnego robota-manipulatora (Special Purpose Dexterous Manipulator Robot) oraz transporter (Mobile Transporter). Zadania te realizował w dziale zajmującym się robotyzacją (Robotics Branch). 2002–2005 – pracował w dziale realizującym zadania związane z wyjściami astronautów w kosmos (EVA Branch). Zajmował się w nim m.in. skafandrem EMU. 2005 – 17 maja został wyznaczony do lotu STS-117 w charakterze specjalisty misji. Termin startu zaplanowano na 2007. 2006 – pracował w sekcji integracji hardware’u Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. 2007 – 8 czerwca wystartował w kosmos do misji STS-117 na pokładzie promu Atlantis. Podczas misji dwukrotnie pracował w otwartej przestrzeni kosmicznej. 2008 – przydzielono go do działu łączności z załogami (CapCom) w Centrum Kontroli Misji w Houston. 2009 – 29 sierpnia wystartował do drugiej misji kosmicznej na pokładzie wahadłowca Discovery.