Mint arról korábbi cikkeinkben beszámoltunk, az Atlantis többszöri halasztás után a szeptemberben lehetséges startidőpontok közül a legutolsón, szeptember 9-én indult. A küldetés kulcsszerepet töltött be a Nemzetközi Űrállomás fejlesztésében, sok bonyolult szerelési feladatot kellett az asztronautáknak elvégezniük a világűrben.
Az Atlantis legénységének legfontosabb feladata az új napelemtábla feljuttatása és üzembe állítása volt. A P3/P4 jelű rögzítőelem felhelyezése után a napelemtáblát is rögzítették, majd először az egyik szárnyát néhány arasznyira kinyitották. Ezután vártak egy ideig, hogy az elemek a napsütésben felmelegedjenek. Szeptember 15-én pénteken, a második űrsétán nyitották csak ki teljesen a közel 3 éve zárt állapotban lévő napelemtáblát, majd a hozzá tartozó hűtőrendszert is beüzemelték. Az új napelemtábla közel három tucat átlagos háztartás ellátásához szükséges mennyiségű áramot termel.
A küldetés harmadik és egyben utolsó űrsétája szeptember 15-én 6 óra 42 percen keresztül tartott, amely alatt többek között az új infravörös kamerát is tesztelték, az Atlantis hővédő csempék vizsgálatával. Emellett az ISS antennáinál végeztek kisebb szerelést: kicseréltek az S hullámsávú vevő berendezésben egy alkatrészt, majd hőszigeteléssel látták el a Ka hullámsávú antennát. A harmadik űrséta végére az STS-115 küldetés asztronautái összesen 20 óra 19 percet töltöttek az űrállomáson és az űrrepülőgépen kívül.
Az Atlantis szeptember 17-én, vasárnap vált le az űrállomásról. Az űrrepülőgép legénysége egy robotkar végén elhelyezett lézeres detektorral és kamerával még egyszer átvizsgálta a hővédő burkolat kritikus részeit. Ennek során semmilyen olyan veszélyes sérülést nem észleltek, amelyet a becsapódó kisebb űrszemétdaraboktól szenvedhetett volna el az Atlantis, amikor az űrállomáshoz kapcsolódott.
Szeptember 18-án elindult a Szojuz TMA-9 űrhajó az űrállomásra Anousheh Ansarival, a negyedik űrturistával.
Szeptember 18-án váratlan esemény is történt az ISS-en: a Nemzetközi Űrállomáson az oxigén generátorral kapcsolatos probléma miatt füstszivárgás történt, ami tűzriasztást eredményezett. A rendszer az űrállomás belső légkeringetését automatikusan leállította, megelőzendő az esetleges tűz elterjedését. Az asztronauták észlelték is a furcsa szagot, de mint utólag kiderült, nem volt igazi veszély, a súlytalanságban ugyanis az égéskor keletkező szén-dioxid a tűz helyén marad, friss oxigén légáramlatok híján nehezen jut a tűzhöz, ami emiatt lassabban terjed. A probléma oka egyelőre nem ismert.
A mai nap eseményei
A 20-ára tervezett landolást az utolsó pillanatban el kellett halasztani, miután a felvételek szerint néhány apró tárgydarab lökődött az űrbe a rakteréből. Az elemzésből kiderült, hogy a darabok a leszállás előkészítésével kapcsolatos vibrációktól távoztak el, ami nem befolyásolja a landolás biztonságát. A leszállás előtti utolsó ellenőrzésekkor is mindent rendben találtak, az időjárás szintén kitűnő volt a landoláshoz. 8.35-kor bezárták a raktér fedelét, és megkezdték a végső előkészületeket. A fékezést 11.14-kor kezdték, és 40 másodpercig tartott. Az Atlantis 11.35-kor fordult be a megfelelő pozícióba, így az orr-részével előre, hasával pedig megfelelő szögben lépett be 11.50-kor az atmoszférába, majd magyar idő szerint 12.21-kor landolt, a terveknek megfelelően, tökéletes állapotban.