В ходе семичасового 45-минутного выхода в открытый космос Сергей Прокопьев и Олег Кононенко исследовали внешнюю поверхность корабля «Союз МС-09», чтобы установить причину появления необъяснимого дефекта в его конструкции.
Изначально предполагалось, что Прокопьев и Кононенко проведут вне космического корабля шесть с половиной часов, однако им понадобился еще час. За это время космонавты изучили место повреждения «Союза», вскрыли экранно-вакуумную теплоизоляцию (ЭВТИ) корабля, чтобы собрать образцы с внешней поверхности обшивки, и сфотографировали само отверстие. Также россияне взяли мазки из него и образцы вещества, которым его загерметизировали. Эти данные отправят на Землю 20 декабря вместе с самим «Союзом», где их изучением займутся специалисты.
В обшивку корабля был сделан надрез ножом, а для получения двух образцов микрометеоридной защитной панели российские специалисты использовали специальные ножницы. Эти образцы исследуются на наличие следов сверла, поскольку, вероятно, именно им было проделано отверстие в корпусе корабля. Сложность заключалась в том, что при строительстве «Союза МС-09» не были предусмотрены поручни и оборудование для крепления и передвижения космонавтов, что осложняло работу россиян. По этой причине Кононенко был вынужден добираться до нужного места у борта корабля по стреле манипулятора, которой управлял его напарник.
Первоначально космонавтам поручили установить заплату ЭВТИ для устранения пробоины, но Центр управления полетами (ЦУП) отменил эту задачу в последний момент. Кроме того, россияне не смогли выполнить и дополнительное задание: предполагалось, что при наличии времени они заберут два устройства с образцами микроорганизмов, предназначенными для эксперимента «Тест», и снимут с поверхности корабля панель с образцами эксперимента «Выносливость», который исследует воздействие факторов космического пространства на свойства различных материалов.
Вернувшись на Международную космическую станцию, космонавтов Прокопьева и Кононенко приветствовал руководитель «Роскосмоса» Дмитрий Рогозин. Он подчеркнул успешное выполнение космонавтами сложной и рискованной операции и выразил благодарность всем специалистам, осуществлявшим управление этим процессом из наземных служб.
Тридцатого августа в 02:00 по московскому времени произошло зафиксирована утечка воздуха на борту МКС, которая, хоть и не угрожала жизни космонавтов, заставила изрядно понервничать специалистов. Выяснилось, что причиной утечки стало двухмиллиметровое отверстие в российском сегменте МКС, в верхней части космического аппарата «Союз МС-09», который прикреплен к модулю «Рассвет». В тот же день трещина была заделана специальным герметиком.
О причинах возникновения таинственного отверстия в обшивке высказывались разные версии, среди которых — производственный брак, допущенный еще на Земле. Другие источники заявляли о том, что это дело рук одного из космонавтов на борту МКС. Глава «Роскосмоса» Дмитрий Рогозин заявлял, что результаты расследования станут известны после детального изучения полученных образцов и будут озвучены не раньше 20 декабря.