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太空梭發現號正在前往國際空間站（ISS），於週一當地時間上午 6:21 從美國宇航局肯尼迪航天中心發射升空，沒有受到過去幾次發射中常見的與天氣或裝置相關的延誤。
這艘太空梭正在運送由七名成員組成的宇航員前往國際空間站，以執行一項複雜而昂貴的建造專案，並運送額外的睡眠艙、鍛鍊裝置和用於科學實驗的支架。 這次為期 13 天的任務預計將包括三次太空行走，每次持續約六個半小時。
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第一次太空行走是更換氨罐元件。氨用於將空間站內部多餘的熱量轉移到位於外部的散熱器。在第二次太空行走期間，宇航員將從空間站外部取回一項日本實驗。最後一次行走是為了更換空間站導航系統中一個發生故障的陀螺儀。
STS-131 (pdf)，該任務的官方名稱，是太空梭第 33 次飛往空間站的任務，也是發現號的第 38 次飛行。 這是 2010 年計劃的五次太空梭任務中的第二次，之後美國宇航局預計將關閉太空梭計劃。
發現號 STS-131 任務的機組人員包括指揮官艾倫·波因德克斯特、飛行員吉姆·達頓以及任務專家裡克·馬斯特拉基奧、多蒂·梅特卡夫-林登伯格、斯蒂芬妮·威爾遜、山崎直子和克萊·安德森。 山崎直子是日本宇宙航空研究開發機構宇航員隊伍的成員； 其他六人是美國宇航局宇航員。
發現號週一發射的延時影像，由 NASA/Ben Cooper 提供。