Zdvihnutie orbitera Atlantis žeriavom predtým, ako bol v hale VAB pripojený k vonkajšej nádrži ETVzlet raketoplánu Atlantis STS-129 na pilieri kondenzačných spalínFotografia urobená z paluby raketoplánu Atlantis pred pripojením sa k stanici ISS. Dobre viditeľný je manipulátor RMS, ako aj spojovací uzol ODS (v popredí)Atlantis počas pristávania na dráhe Shuttle Landing Facility
V zátvorkách je uvedený celkový počet letov do vesmíru vrátane tejto misie.
Priebeh letu
Atlantis odštartoval na prvý pokus v pondelok 16. novembra 2009. V čase 19:30 UT sa od nádrže ET oddelili už nepotrebné motory SRB (Solid Rocket Booster), ktoré na padákoch pristáli v Atlantickom oceáne. Približne 12 a pol minúty po štarte Atlantis vypojil hlavné motory SSME (Space Shuttle Main Engine) a krátko na to sa od orbitera oddelila nádrž ET. Na obežnú dráhu stroj dostal viac než minútu trvajúci zážih dvojice motorov OMS (Orbital Manveuvering System). Nasledovalo štandardné otvorenie dvojkrídlových dverí nákladového priestoru a vysunutie antény pre komunikáciu v pásme Ku.
Nasledujúceho dňa (17. novembra) prebehla štandardná kontrola tepelného štítu raketoplánu prostredníctvom predlžovacej tyče s prístrojmi OBSS (Orbiter Boom Sensor System). Táto kontrola je súčasť opatrení a zmien, ktoré nastali po havárii Columbie v roku 2003. Údaje z kontroly boli odoslané na analýzu do riadiaceho strediska MCC (Mission Control Center). Komisia vyhodnocujúca údaje vyhlásila tepelnú ochranu za nepoškodenú a posádka raketoplánu už na nej nemusí vykonávať žiadne podrobnejšie kontroly. Prebiehali tiež prípravy na spojenie s vesmírnou stanicou, predovšetkým inštalácia televíznej kamery do priezoru spojovacieho uzla so stanicou ODS (Orbiter Docking System) a následné vysunutie tohto uzla do pohotovostnej polohy.
18. novembra sa raketoplán spojil so stanicou. Od asi 15:50 UT sa nachádzal už len 180 metrov od stanice a v tejto vzdialenosti začal rotačný manéver RPM (Rotation Pitch Maneuver). Tento manéver je takisto súčasťou kontroly celistvosti tepelného štítu, pretože počas neho posádka ISS postupne snímkuje celý povrch raketoplánu. Manéver RPM skončil v čase 16:01 UT. Atlantis preletel pred stanicu a začal záverečné približovanie. V čase 16:51 UT, s miernym predstihom oproti plánu, sa spojovací uzol ODS dotkol tunelu PMA-2 (Pressurized Mating Adapter 2) komplexu ISS. Pevné spojenie nastalo v čase 16:01 UT. Nasledovala kontrola hermetickosti spoja a v čase 18:28 UT sa otvorili prielezy medzi raketoplánom a stanicou a obe posádky sa stretli na palube stanice.
Prvý výstup do otvoreného kozmu, EVA-1, začali Foreman a Satcher hneď na druhý deň po spojení so stanicou v čase 14:24 UT. V priebehu výstupu namontovali náhradnú anténu SASA (S-band Antenna Support Assembly), náhradný úchopový mechanizmus LEE (Latching End Effector) pre staničný manipulátor, premazali úchopové mechanizmy na japonskom manipulátore JRMS, pripravili kabeláž pre pripojenie modulu Tranquility (Node-3) a v nadpláne ešte vyklopili nosič nákladu PAS (Payload Attachment System) na priehradkovej konštrukcii ITS-S3 (Integrated Truss Structure – Starboard Three). Výstup sa skončil v čase 21:02 UT a trval 6 hodín 37 minút.
V noci z 19. na 20. novembra zobudil posádku stanice automatický poplach poklesu tlaku v interiéri. Následne sa spustil požiarny poplach v module Columbus. V oboch prípadoch však išlo o falošný poplach, pričom druhý z nich bol vyvolaný ako priamy dôsledok prvého.
Po prebudení posádky raketoplánu pokračovalo prenášanie nákladu na palubu stanice, plnenie a prenos nádrží na vodu vodou z palivových batérií raketoplánu. Prebiehali tiež výpravy na druhý výstup. V noci z 20. na 21. novembra sa falošná signalizácia poklesu tlaku a následne aj požiarny poplach opäť zopakovali. Automatika vypojila na stanici ventilačné systémy, klimatizačné systémy, systémy tvorby kyslíka, jednotky pre odstraňovanie oxidu uhličitého a tiež jednotky pre spracovanie vody. Tlak v hermetizovaných častiach stanice síce zostal v skutočnosti normálny, ale následkom poplachu museli astronauti Bresnik a Foreman prerušiť štandardné prípravy na druhý výstup do otvoreného vesmíru. Následkom toho nastal odklad výstupu.
Manipulátor raketoplánu zatiaľ vyzdvihol plošinu ELC2 z nákladového priestoru a podal ju staničnému manipulátoru. Ten ju pripojil k staničnému nosníku ITS-S3.
EVA-2
21. novembra v čase 20:39 UT začala dvojica astronautov Foreman a Bresnik druhý výstup do kozmu. Počas výstupu nainštalovali adaptér GATOR (Grappling Adaptor To On-Orbit Railing) na modul Columbus. Premiestnili tiež meracie jednotky FPMU (Floating Potential Measurement Unit) z S1 na P1, vyklopili ďalšiu konštrukciu PAS (Payload Attachment System) na S3 a nainštalovali jednotku WETA (Wireless video system External Transceiver Assembly) pre bezdrôtový prenos videosignálu z kamier na helmách skafandrov. V nadpláne bol vyklopený posledný PAS na nosníku S3. Výstup skončil zahájením napúšťania atmosféry do modulu Quest v čase 20:39 UT. Dĺžka jeho trvania bola 6 hodín 8 minút.
EVA-3
Tretí výstup do kozmu začal 23. novembra v čase 13:24 UT s oneskorením oproti plánu. Satcher a Bresnik počas neho namontovali na povrch modulu Quest novú kyslíkovú nádrž HPGT (High-Pressure Gas Tank) a namontovali dva podstavce s experimentami MISSE-7A a 7B na plošinu ELC-2. Taktiež preniesli dva panely proti mikrometeoritom z modulu Quest na ESP-2 a urobili niekoľko drobnejších prác v nadpláne. V čase 19:06 UT výstup skončil a trval celkove 5 hodín 42 minút.
24. novembra zvýšil raketoplán Atlantis dráhu celej stanice manévrom svojich motorov. Posádka zbalila a do raketoplánu preniesla skafandre pre výstup do otvoreného vesmíru, pokračoval prenos nákladu, rozobralo sa kyslíkové potrubie medzi raketoplánom a stanicou. Napokon sa posádky rozlúčili, prielezy medzi raketoplánom a stanicou sa uzavreli, ale počas odpočinku posádky zostával Atlantis so stanicou stále spojený. Až 25. novembra v čase 09:53 UT (10:53 SEČ) sa raketoplán od stanice oddelil a začal jej inšpekčný oblet. Po ňom prešiel na vlastnú dráhu. Zvyšok dňa sa posádka venovala kontrole tepelného štítu prostredníctvom OBSS. Ani tentoraz kontrola neukázala nijaké poškodenie.
26. november bol venovaný predovšetkým prípravám na pristátie. Deň vďakyvzdania oslávila posádka slávnostným obedom.
Pristátie Atlantisu na Kennedyho vesmírnom stredisku sa uskutočnilo 27. novembra 2009. Hlavný podvozok dosadol na dráhu 33 SLF (Shuttle Landing Facility) v čase 14:44:23 UT, predné koleso v čase 14:44:36 UT. O 14:45:05 UT sa raketoplán zastavil. Rovnako ako štart, aj pristátie prebehlo pri prvej príležitosti.
