Później pracował również jako operator łączności (CAPCOM) w Centrum Kontroli Lotów w Houston. 2004–2005 – przez rok był przedstawicielem NASA w Centrum Wyszkolenia Kosmonautów im. J. Gagarina w Gwiezdnym Miasteczku pod Moskwą. 2008 – w lipcu został wyznaczony do udziału w locie STS-128. Start wahadłowca Discovery został wyznaczony na lipiec 2009. Zadaniem promu miało być dostarczenie na Międzynarodową Stację Kosmiczną (ISS) w module Leonardo sprzętu, który miał ułatwić powiększenie stałej załogi stacji z trzech do sześciu astronautów. 2009 – 29 sierpnia wystartował na pokładzie wahadłowca Discovery w swoją pierwszą 13-dniową misję kosmiczną STS-128, która trwała do 13 września. Głównym celem lotu było dostarczenie na ISS modułu MPLM Leonardo i przyłączenie go do stacji. 2012 – 23 października poleciał na pokładzie statku Sojuz TMA-06M na Międzynarodową Stację Kosmiczną, gdzie wszedł w skład początkowo 33, a później 34 ekspedycji, której został dowódcą. 2013 – 16 marca na pokładzie Sojuza TMA-06M powrócił na Ziemię.
Nagrody i odznaczenia Meritorious Service Medal – 1998 Aerial Achievement Medal Air Force Commendation Medal Armed Forces Expeditionary Medal Universal Astronaut Insignia za lot orbitalny (nr 500) – Stowarzyszenie Uczestników Lotów Kosmicznych ()