Der Space Shuttle Orbiter „Discovery“ startete am 28.04.1991 zu einer nicht klassifizierten Mission im Auftrag des US Verteidigungsministeriums. Ursprünglich bereits für den 09.03.1991 geplant, wurden bei den Startvorbereitungen Risse am Betankungsmechanismus zwischen External Tank und Orbiter festgestellt. „Discovery“ wurde am 07.03.1991 in das VAB zurückgerollt, wo die beschädigten Gelenke gegen Exemplare von der „Columbia“ getauscht wurden. Am 01.04.1991 kehrte die „Discovery“ zur Startrampe zurück. Ein defekter Wandler an der Oxidator-Pumpe von SSME #3 konnte auf der Rampe getauscht werden, doch der Starttermin verschob sich weiter vom 23.04. auf den 28.04.1991. An diesem Tag hob um 11:33 UTC „Discovery“ F-12 zur Mission STS-39 ab. Die Besatzung umfaßte Kommandant Michael Coats, Pilot Blaine Hammond, jr.“>Blaine Hammond sowie die Missionsspezialisten Guion Bluford, Gregory Harbaugh, Richard Hieb, Donald McMonagle und Charles Veach. In der Nutzlastbucht befand sich u.a. die AFP-675 Nutzlast, eine Palette mit zahlreichen Sensoren und Detektoren. Diese verfolgten insbesondere die kleinen Subsatelliten CRO-A, CRO-B und CRO-C (Chemical Release Observation), die am 02.05. und 03.05.1991 ausgestoßen wurden. Diese Container gaben Gase ab, wie sie auch von den Sprengköpfen sowjetischer Interkontinentalraketen zur Tarnung abgesondert wurden. Ziel der Instrumente von AFP-675 war es nun, die Objekte durch die Gaswolken hindurch sicher zu identifizieren. Eine andere USAF Quelle beschreibt die Aufgabe abweichend: danach wurden Wolken von gewöhnlichen Raketentreibstoffen ausgestoßen — MMH (CRO-A), UDMH (CRO-B) und N2 O4 (CRO-C). In der Nutzlastbucht befand sich auch der SPAS/IBSS Satellit. Der von Messerschmitt-Bölkow-Blohm (MBB) in Deutschland gebaute, wiederverwendbare freifliegende, Experimententräger war für diese Mission mit kryogen gekühlten IR-Sensoren ausgestattet worden. Am 01.05.1991 um 08:18 UTC wurde der Shuttle Pallet Satellite-II (kurz SPAS II) mit dem Manipulatorarm ausgesetzt. Es folgten 41 Zündungen des RMS– und 16 Zündungen des OMS-Triebwerkssystems, die von den Sensoren der Infrared Background Signature Survey (kurz IBSS) Nutzlast an Bord von SPAS beobachtet wurden. Um 23:15 UTC wurde SPAS mit dem RMS Manipulator wieder eingefangen. Ursprünglich hatte SPAS schon einen Tag früher zum Einsatz kommen sollen. Doch weil das CIRRIS (Cryogenic Infrared Radiance Instrumentation for Shuttle) Experiment, mit dem diesmal vor allem Polarlichter beobachtet werden sollten, seinen Vorrat an flüssigem Helium schneller als erwartet verbrauchte, wurde entschieden, zunächst dessen Forschungen abzuschließen. Am 03.05.1991, nach dem Aussetzen von CRO-A, manövrierte „Discovery“ aus der Flugbahn der Satelliten und hob SPAS/IBSS für weitere Tests aus der Nutzlastbucht heraus. Diese Experimente dauerten rund 30 h, ohne daß der Satellit freigegeben wurde. Probleme bereitete während der Mission die AFP-675 Nutzlast, deren Datenrekorder unmittelbar nach Inbetriebnahme ausfielen. Für den Rest des Fluges mußten daher die Daten in Echtzeit über die Ku-Band Antenne des Orbiters nach White Sands übertragen werden. Am 06.05.1991, wenige Stunden vor der Rückkehr zur Erde, wurde mit USA 70 (auch MPEC = Multi-Purpose Release Canister) noch eine kleine Nutzlast ausgestoßen, zu der keine weiteren Angaben veröffentlicht wurden. Im Jahr 2024 veröffentlichte Dokumente legten jedoch nahe, daß es sich dabei um einen ELINT Satelliten mit dem Codenamen GLORIA II gehandelt hatte. Ausgerüstet war dieser mit einem zweistufigen Feststoffantrieb STAR 5 A. Die Zündung des zweiten Treibsatzes mißlang jedoch (bzw. konnte dieser keinen stabilen Schub aufbauen), so daß der Satellit auf einer exzentrischen Bahn mit niedrigem Perigäum verblieb. Obwohl die Zielbahn nicht erreicht wurde, war die Mission zur Suche nach EHF Emittern im Frequenzbereich 18 – 26 GHz erfolgreich (insofern, als keine Emitter festgestellt werden konnten, was als deren Nichtvorhandensein interpretiert wurde). Nach einem Flug von 199:22 h landete die „Discovery“ am 06.05.1991 um 18:56 UTC in Cape Canaveral, statt auf der Erdwards AFB, da das Wetter eine Landung dort nicht zuließ. Beim Aufsetzen auf Runway 15 von Cape Canaveral litten die Reifen des Hauptfahrwerks erheblich, allerdings bedeutete der Verlust von drei Cord-Lagen am Steuerbord Hauptfahrwerk noch keine Gefahr für die Besatzung. Zu dem hohen Reifenverschleiß hatten eine zu hohe Landegeschwindigkeit (387 kmh–1 ) ebenso beigetragen wie die hohe Landemasse. Außerdem setzte bei dem spektakulären Manöver das linke Hauptfahrwerk erst sechzig Meter nach dem rechten auf.
