Auf ihrem Weltraumspaziergang sollten unter anderem prüfen, ob die Flügel der Raumfähre beschädigt wurden, als beim Start Isolierschaum-Teile vom Tank abgebrochen waren. Außerdem sollten sie Werkzeuge und Techniken testen, die von der US-Raumfahrtbehörde NASA zur Reparatur von Schäden an den Space Shuttles entwickelt wurden.
Nach Angaben der NASA öffnete sich um 11.46 Uhr MESZ die Luftschleuse des Shuttles und entließ die Astronauten in ihren Spezialanzügen in den Weltraum. Sie sollten die Raumfähren-Flügel mit eigenen Augen absuchen, da auf Fotos und Videos bisher keine größeren Schäden zu erkennen waren. Beim Start der Discovery waren mehrere Stücke der Isolierung vom Tank abgebrochen. Das größte Stück, das an der breitesten Stelle einen Durchmesser von etwa 84 Zentimeter hatte, segelte nach bisherigen Erkenntnissen am Raumgleiter vorbei. Der Brocken, der womöglich den Flügel traf, war zwar kleiner, nach den neuen NASA-Standards aber zu groß.
Unabhängig von möglichen Schäden sollen die Astronauten Test-Reparaturen an der Raumfähre vornehmen. Sie werden dazu vorsätzlich zerstörte Hitzekacheln an der Außenseite mit Dämm-Material abdichten. Eine abgebrochene Kachel hatte das Space Shuttle Colombia im Jahr 2003 beim Wiedereintritt in die Erdatmosphäre verglühen lassen. Alle sieben Astronauten an Bord waren dabei ums Leben gekommen. Der Flug der Discovery ist der erste eines Space Shuttle seither. Nach den neuen Zwischenfällen hatte die NASA angekündigt, dass vorerst keine Space Shuttle mehr ins All starten sollen.
NASA-Chef Michael Griffin sagte am Freitag (Ortszeit) allerdings, das Aussetzen der Flüge werde nicht von langer Dauer sein. Seine Behörde habe ein Ad-hoc-Team aus Spezialisten gebildet, das das Problem abplatzender Stücke der Isolierung lösen solle. Es sei ein Fehler gewesen, dass bei der Vorbereitung des jüngsten Fluges nicht ausreichend auf den Teil des Tanks geachtet worden sei, von dem mindestens ein Isolierstück abbrach, sagte Griffin weiter. Dafür übernehme er die volle Verantwortung.
Die beiden Astronauten sollten nach der Simulation der Notreparatur außerdem einige Arbeiten auf einer externen Verlade-Plattform verrichten, um den schrittweisen Aufbau der ISS voranzutreiben. Auf ihrer Mission soll die Discovery-Mannschaft insgesamt drei Weltraumspaziergänge unternehmen.