STS-34

Hneď po prevoze z Edwards AFB, kde Atlantis naposledy pristála, putovala do hangáru OPF (Orbiter Processing Facility). Okrem pravidelnej údržby sa tiež demontovali všetky tri motory SSME, na ktorých technici vymenili množstvo súčastí vrátane vysokotlakých kyslíkových čerpadiel. Drobnými opravami prešli aj motory OMS. Okrem toho raketoplán absolvoval ďalšiu úpravu nevyhnutnú pre túto misiu a to inštaláciu špeciálneho chladiaceho okruhu. Tento okruh mal odvádzať teplo, ktoré vznikalo pri rádioaktívnom rozpade plutónia 238 v rádioizotopových batériách RTG, ktoré boli zdrojom elektrickej energie sondy Galileo. Kvôli výskumu aerodynamického namáhania počas vzletu bolo do kýlovej plochy raketoplánu výnimočne namontovaných 10 akcelerometrov. Celkový počet úprav vykonaných na orbiteri Atlantis bolo 34.

25. augusta 1989 bola Atlantis v raketovej montážnej hale VAB pripojená k vonkajšej palivovej nádrži ET a pomocným motorom SRB. Kvôli technickej chybe bol prevoz na štartovaciu rampu odložený o 24 hodín a tak prebehol 29. septembra 1989. Obidve časti sondy Galileo boli 3. augusta v hale VPF (Vertical Processing Facility) spojené s urýchľovacou raketou IUS.

Ďalšia komplikácia sa vyskytla, keď aktivisti bojujúci za ochranu životného prostredia podali na federálnom súde vo Washingtone protest proti štartu sondy Galileo. Obávali sa, že v prípade havárie raketoplánu či samotnej sonde pri jej obletoch Zeme môže byť atmosféra Zeme kontaminovaná vysoko toxickým rádioaktívnym plutóniom. Pracovníci NASA však možnosť úniku rádioaktivity vylučovali a 10. októbra súd námietky definitívne zamietol.

9 dní pred štartom sa do generátorov sondy zasunuli tablety obsahujúce oxid plutoničitý. Skôr sa nemohli zasunúť preto, lebo rádioaktívny rozpad produkuje množstvo tepla, ktoré je nutné z nákladového priestoru raketoplánu odvádzať. Štart ohrozoval aj silný hurikán Hugo, kvôli ktorému by, keby prišiel, bolo nutné dopraviť raketoplán z rampy naspäť do haly VAB. Hurikán napokon minul Cape Canaveral približne o 300 km. Odpočítavanie pokračovalo až do 9. októbra, kedy sa objavila chyba na záložnom počítači jedného z hlavných motorov SSME. Z tohoto dôvodu muselo byť odpočítavanie v čase T-19 zastavené a pokus o štart bol z plánovaného 12. októbra preložený na 17. októbra. Tento pokus bol odvolaný pre zlé počasie. Atlantis napokon odštartoval o deň neskôr, 18. októbra v čase 16.53.40 UT, 4 minúty po začiatku štartovacieho okna.

2 minúty po štarte nastala komplikácia, pretože muselo byť odpojené jedno z troch turbočerpadiel hydrauliky. Napriek tomu bol raketoplán bezpečne navedený na suborbitálnu dráhu 72 - 291 km, z ktorej v apogeu po 142-sekundovom zážihu motorov OMS prešiel na orbitálnu dráhu. Krátko po navedení na túto dráhu zistila posádka preťaženie výparníku zavinené prívodom tepla z rádioizotopového generátoru sondy.

Sonda Galileo v nákladovom priestore raketoplánu

Asi 2 hodiny po štarte, po otvorení dverí nákladového priestoru, zahájili Lucidová a Bakerová previerku urýchľovacej rakety IUS a sondy Galileo. Samotné vypúšťanie sa začalo o 22.37 UT naklonením celej zostavy do uhla 29°. Snodu oddelila od raketoplánu Lucidová v čase 23.15.03 UT. Už o jednu minútu neskôr pilot McCulley odmanévroval raketoplán do bezpečnej vzdialenosti od sondy. Hodinu po vypustení sonda zažihla oba stupne svojej urýchľovacej rakety a dostala sa na medziplanetárnu dráhu.

Po prechode Atlantidy na dráhu 299 - 334 km začala posádka vedecké experimenty a pozorovanie Zeme. Z nich bolo veľmi významné meranie slnečného ultrafialového žiarenia odrážajúceho sa od atmosféry prístrojom SSBUV (Shuttle Solar Backscatter Ultraviolet Instrument). Z nameraných údajov bolo možné určiť koncentráciu ozónu v zemskej atmosfére. Okrem toho prebiehali biologické a lekárske experimenty, napr. snímkovanie žiliek a tepien na očnom pozadí, alebo zmrazenie vzoriek semien kvapalným dusíkom.

Kvôli nepriazni počasia hrozil odklad pristátia, dokonca až o 4 dni. Napokon sa však uskutočnilo v plánovaný deň, 23. októbra, napriek hrozbe odvolania kvôli hmle na základni Edwards AFB. Pristávací manéver sa začal 168-sekundovým zážihom motorov OMS nad Indickým oceánom. V čase 16.32 UT Atlantis bezpečne pristál na dráhe 23 základne Edwards.