毛利衛氏の宇宙飛行士としてのキャリアは、決して平坦な道のりではありませんでした。その原点は、北海道大学理学部化学科での学び、そして同大学院および豪アデレード大学での真空表面科学・核融合材料工学の研究にあります。研究者として北海道大学工学部助教授のポストにあった1985年、宇宙開発事業団（NASDA、現JAXA）による第1回日本人宇宙飛行士公募に合格。向井千秋氏、土井隆雄氏とともに選抜されました。
当初は1988年の打ち上げが予定されていたものの、1986年1月に起きたスペースシャトル「チャレンジャー」爆発事故によって全計画が無期限凍結。死の恐怖と打ち上げ中止の危機という過酷な状況下で、毛利氏はヒューストンでの過酷な訓練に耐え続けました。この苦難の6年間を物心両面で支えたのが、妻の昭子（あきこ）さんと3人の子どもたちです。慣れない異国の地で家族の生活基盤を守り、夫を宇宙へと送り出した家族の絆は、多くの手記やドキュメンタリーでも語られています。
そして迎えた1992年9月12日、スペースシャトル「エンデバー」が打ち上げられ、「ふわっと92（スペースラブ-J）」が幕を開けました。毛利氏は軌道上で鯉の骨密度変化や半導体結晶の成長実験など、材料・生命科学にわたる計34テーマの実験を成功させました。さらに2000年2月には、STS-99ミッションにミッションスペシャリスト（搭乗運用技術者）として再びエンデバーに搭乗。地球表面の精密な3次元標高データを収集するレーダー観測を完遂し、研究者から宇宙船のシステム運用者へと見事な進化を遂げました。
