Do Houston powróciła w 2000 roku. Do 2004 pełniła funkcje kierownicze w ISS MER oraz On-Orbit Engineering Office. W latach 1994–1999 czterokrotnie bezskutecznie ubiegała się o przyjęcie do korpusu astronautów NASA. 2004 – 6 maja została przyjęta do 19 grupy astronautów NASA w charakterze kandydata na specjalistę misji. 2006 – w lutym w Johnson Space Center zakończyła szkolenie podstawowe, podczas którego poznała m.in. budowę wahadłowców oraz Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. Opanowała również pilotaż samolotu treningowego T-38. Po kursie uzyskała uprawnienia specjalisty misji, uprawnienia do pracy w otwartej przestrzeni kosmicznej (EVA) oraz operatora kanadyjskiego manipulatora Mobile Servicing System zainstalowanego na ISS. Od września przez 215 dni była w składzie grupy astronautów wspierających pracującą na orbicie załogę Ekspedycji 14. Poza tym w Centrum Kontroli Lotu w Houston do lata 2007 pełniła obowiązki operatora łączności (CapCom). 2007 – w sierpniu rozpoczęła przygotowania do długotrwałej misji na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. Początkowo była w załodze rezerwowej Ekspedycji 19, ale na początku 2008 została zastąpiona przez Jeffreya Williamsa. 2008 – w lipcu razem z Aleksandrem Skworcowem oraz Barbarą Barrett została wyznaczona do załogi rezerwowej Sojuza TMA-16 (Ekspedycja 21).