Kromě vypuštění vojenské telekomunikační družice typu Syncom bylo dalším, velice významným a termínovaným úkolem dopravit zpět na Zemi desetitunovou družici LDEF (Long Duration Exposure Facility), vypuštěnou v dubnu 1984. Původně se počítalo s tím, že LDEF setrvá ve vesmíru jen o něco více než půl roku, aby bylo možno na palubě této pasívní družice dostatečně dlouho ověřovat, eventuálně sledovat chování nejrůznějších materiálů, nátěrů a součástek v podmínkách kosmického letu. Přes tento plán však udělala nemilosrdný škrt havárie Challengeru. A tak LDEF zůstala na oběžné dráze místo půl roku více než 69 měsíců. K jejímu úspěšnému zachycení a uložení do nákladového prostoru Columbie došlo čtvrtý den letu -12. ledna

V průběhu dalších dnů letu se již astronauti mohli věnovat více vědecké činnosti. Dunbarová, Ivinsová a Low v rámci technických experimentů prověřovali různé metody ovládání RMS, přičemž si televizními kamerami důkladně prohlédli povrch raketoplánu v místech, kam není z pilotní kabiny vidět. V rámci lékařských výzkumů prověřovali Low a Dunbarová činnost krevního oběhu s využitím podtlakového zařízení LBNPU (Lower Body Negative Pressure Unit), odpovídajícího sovětskému zařízení Čibis. Zařízení je skládací a dá se umístit do standardního kontejneru na obytné palubě.