Wenige Wochen nach dem Start des zweiten japanischen HTV (H-​II Transfer Vehicle) Transportraumschiffs wurde in Französisch Guyana das europäische Gegenstück startklar gemacht. Auch der ATV (Automated Transfer Vehicle) Raumtransporter stand damit vor seinem zweiten Einsatz. Damit würden erstmals die drei aktuell verfügbaren Frachtraumschiffe Progress, HTV und ATV gleichzeitig an der ISS angedockt sein. Und zudem wurde noch das Space Shuttle erwartet. Der Jubiläumsstart — es handelte sich um den 200. Start einer Ariane-​Rakete(!) — erfolgte am 16.02.2011 um 21:51 UTC vom ELA3 Startkomplex in Kourou. Am Vortag hatten Sensordaten eine Abweichung im kryogenen Sauerstoffsystem des Haupttriebwerks der Ariane-5ES gemeldet, woraufhin der Start um einen Tag verschoben werden mußte. Das zweite ATV war auf den Namen „Johannes Kepler“ getauft worden. Gegenüber der Demonstrationsmission drei Jahre zuvor hatte das Raumschiff eine Vielzahl an Verbesserungen erfahren. Außerdem wurde diesmal die Frachtkapazität annähernd ausgenutzt: über siebn Tonnen Treibstoff, Sauerstoff und Trockenfracht wurde mitgeführt. Dabei profitierte man davon, daß leichtere Nutzlastracks mit größerem Stauvolumen eingeführt worden waren. Erstmals erprobte man auch ein neuartiges Zugangssystem, das es noch auf der Startrampe erlaubte, Fracht über die ISS-​Durchstiegsluke nachzuladen. Gedacht war das System dafür, auch im letzten Augenblick noch dringend benötigte Fracht zur ISS mitgeben zu können. Diesmal wurde eine Demonstration mit 28 Frachtbeuteln im Gesamtgewicht von 429 kg unternommen. Planmäßig am 24.02.2011 fand die letzte Phase der Annäherung an die ISS statt. Um 15:59 UTC war die Kopplung am „Swjesda“ Modul vollzogen. Am nächsten Tag wurde erstmals die Luke zum ATV geöffnet und nach den üblichen Sicherheitsüberprüfungen auf Verunreinigungen der Atemluft und Fremdpartikel erhielt die ISS Crew freien Zugang. In den folgenden Wochen wurde das Raumschiff allmählich entladen und diente Crewmitgliedern als angenehm ruhiger Schlafplatz. Der Antrieb des ATV kam für größere Bahnmanöver (bis zu 40 km Bahnanhebung) und bei kleineren Ausweichmanövern zum Einsatz. Bereits im Vorfeld der Mission war entschieden worden, das ATV 2 mit dem maximalen Treibstoffvorrat für solche Manöver zu fliegen. Ab Ende April 2011 begann die Crew damit, Abfälle und nicht mehr benötigte Ausrüstungsgegenstände im ATV zu verstauen, insgesamt rund 1,2 Tonnen. Aufgrund verschiedener Verzögerungen im koordinierten ISS Flugplan, inbesondere durch das Space Shuttle, wurde die Mission von „Johannes Kepler“ um einige Tage verlängert. Am 20.06.2011 um 14:47 UTC koppelte das zweite ATV dann aber doch von der ISS ab. Wie zuvor schon beim HTV 2 hatte die Crew auch an Bord des ATV 2 einen Reentry Breakup Recorder installiert. Der REBR sollte Informationen zum Wiedereintrittsverhalten des ATV bis zu seinem Auseinanderbrechen sammeln und schließlich per Satellit übertragen. Am 21.06.2011 um 17:07 UTC zündeten die Triebwerke für einen gezielten Wiedereintritt des ATV über dem Pazifik. Eine zweite Zündung ab 20:05 UTC besiegelte das Schicksal des ATV. Gegen 20:42 UTC wurden aus 78 km Höhe die letzten Signale des Raumschiffs empfangen. Und um 20:48 UTC verglühten die letzten Trümmer oder stürzten ins offene Meer. Später wurde bekannt, daß aus unbekannten Gründen diesmal keinerlei Daten des REBR empfangen werden konnten. Möglicherweise hatte der Anbringungsort nahe dem Triebwerkssystem des ATV eine Rolle gespielt. Eine nicht unwahrscheinliche Explosion des dort verbliebenen Resttreibstoffs könnte selbst den gut geschützten REBR beschädigt haben.