In 1985 is Mukai gekies as een van drie Japannese Payload Specialist-kandidate vir die Eerste Materiaalverwerkingstoets (Spacelab-J) wat aan boord van STS-47 gevlieg het. Sy het ook as 'n back-up payload-spesialis vir die Neurolab (STS-90) -missie gedien. Mukai het meer as 566 uur in die ruimte deurgebring. Sy het aan boord van STS-65 in 1994 en STS-95 in 1998 gevlieg. Sy is die eerste Japannese vrou wat in die ruimte gevlieg het, en die eerste Japannese burger wat twee keer gevlieg het. As 'n NASA-ruimtetuig was sy van 1987 tot 1988 'n besoekende wetenskaplike by die Afdeling Kardiovaskulêre Fisiologie, Space Biomedical Research Institute, NASA Johnson Space Center, Texas.
Japannese