في عام 1985، تم اختيار موكاي كواحد من ثلاثة مرشحين متخصصين في حمولة اليابانية للاختبار الأول لمعالجة المواد (Spacelab-J) والذي طار على متن STS-47. عملت أيضًا كمتخصصة حمولة احتياطية لمهمة Neurolab (STS-90). سجلت موكاي أكثر من 566 ساعة في الفضاء. طارت على متن STS-65 في عام 1994 و STS-95 في عام 1998. هي أول امرأة يابانية تطير في الفضاء، وأول مواطن ياباني يطير مرتين. كرائدة فضاء ناسدا، كانت عالمة زائرة في قسم فسيولوجيا القلب والأوعية الدموية، معهد أبحاث الفضاء البيولوجية، مركز جونسون الفضاء التابع لناسا، من عام 1987 إلى عام 1988. ظلت موكاي مدربة أبحاث في قسم الجراحة، كلية طب خليج، هيوستن، منذ أكتوبر 1992. من عام 1998 إلى أكتوبر 2003، كانت أستاذة زيارة في مختبر استكشاف الفضاء، وك
ياباني