1985 m. Mukai buvo atrinkta kaip viena iš trijų Japonijos naudingos apkrovos specialistų kandidatų į pirmąjį medžiagų apdorojimo testą (Spacelab-J), kuris skrido STS-47. Ji taip pat tarnavo kaip atsarginė naudingos apkrovos specialisto Neurolab (STS-90) misijai. Mukai kosmose praleido daugiau kaip 566 valandas. Ji skrido STS-65 1994 m. ir STS-95 1998 m. Ji yra pirmoji japonė, skridusi į kosmosą, ir pirmasis japonų pilietis, skridęs du kartus. Kaip NASA astronautas, ji buvo svečianti mokslininkė Kardiovaskulinės fiziologijos skyriuje, NASA Biomedicinos tyrimų institute, Džonsono kosmoso centre, 1987-1988 m. Mukai liko chirurgijos departamento tyrinėtojas, Baylor medicinos koledže, Hiustone, nuo 1992 m.
Japonų kalba