Desastre del transbordador espacial Columbia

El transbordador espacial fue una nave espacial parcialmente reutilizable operada por la Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio de los Estados Unidos (NASA). ^{[ 2 ] : 5, 195} Voló al espacio por primera vez en abril  de 1981, ^{[ 3 ] : III-24} y se utilizó para realizar investigación en órbita, ^{[ 3 ] : III-188} y desplegar cargas útiles comerciales, militares y científicas. ^{[ 3 ] : III-66, 68, 148} En el lanzamiento, consistía en el orbitador , que contenía la tripulación y la carga útil , el tanque externo (ET) y los dos cohetes propulsores sólidos (SRB). ^{[ 4 ] : 363} El orbitador era un vehículo alado reutilizable que se lanzaba verticalmente y aterrizaba como un planeador. ^{[ 3 ] : II-1} Se construyeron cinco orbitadores operativos durante el programa del transbordador espacial . ^{[ 2 ] : 5} Columbia fue el primer orbitador con calificación espacial construido, después del vehículo de prueba atmosférica Enterprise . El orbitador contenía el compartimento de la tripulación, donde la tripulación vivía y trabajaba principalmente durante una misión. ^{[ 3 ] : II-5} Tres motores principales del transbordador espacial (SSME) estaban montados en la parte trasera del orbitador y proporcionaban empuje durante el lanzamiento. ^{[ 4 ] : II-170} Una vez en el espacio, la tripulación maniobraba utilizando los dos motores más pequeños del Sistema de Maniobras Orbitales (OMS) montados en la parte trasera . ^{[ 4 ] : II-79}

El orbitador fue protegido del calor durante la reentrada por el sistema de protección térmica (TPS), una capa protectora de absorción térmica alrededor del orbitador. A diferencia de las naves espaciales estadounidenses anteriores, que habían utilizado escudos térmicos ablativos, la reutilización del orbitador requirió un escudo térmico de uso múltiple. ^{[ 5 ] : 72–73} Durante la reentrada, el TPS experimentó temperaturas de hasta 3000 °F (1600 °C) , pero tuvo que mantener la temperatura de la piel de aluminio del vehículo orbitador por debajo de 350 °F (180 °C) . El TPS consistía principalmente en cuatro subsistemas. El cono de la nariz y los bordes de ataque de las alas experimentaron temperaturas superiores a 2300 °F (1300 °C) , y fueron protegidos por el material compuesto de carbono-carbono reforzado (RCC). Se desarrolló e instaló un RCC más grueso en 1998 para prevenir daños por micrometeoritos y desechos orbitales . ^{[ 3 ] : II-112–113} Toda la parte inferior del vehículo orbital, así como las demás superficies más calientes, estaban protegidas con aislamiento superficial reutilizable de alta temperatura de color negro. Las áreas en las partes superiores del vehículo orbital estaban cubiertas con aislamiento superficial reutilizable de baja temperatura de color blanco, que proporcionaba protección a temperaturas inferiores a 1200 °F (650 °C) . Las puertas de la bahía de carga útil y partes de las superficies superiores de las alas estaban cubiertas con aislamiento superficial de fieltro reutilizable, ya que la temperatura allí se mantenía por debajo de 700 °F (370 °C) . ^{[ 4 ] : 395}          

Dos cohetes propulsores sólidos (SRB) estaban conectados al ET y ardieron durante los dos primeros minutos de vuelo. ^{[ 4 ] : II-222} Los SRB se separaron del ET una vez que agotaron su combustible y cayeron al Océano Atlántico bajo un paracaídas. ^{[ 4 ] : II-289} Los equipos de recuperación de la NASA recuperaron los SRB y los devolvieron al Centro Espacial Kennedy (KSC), donde fueron desmantelados y sus componentes se reutilizaron en vuelos futuros. ^{[ 4 ] : II-292}

Cuando se lanzó el transbordador espacial, el orbitador y los cohetes propulsores sólidos (SRB) estaban conectados al tanque de expansión (ET), que contenía el combustible para los motores principales de la estación espacial (SSME). [ 4 ] : II-222 El ET consistía en un tanque para hidrógeno líquido (LH2), almacenado a ^{-423 ° F ( -253} ° C ) y un tanque más pequeño para oxígeno líquido (LOX), almacenado a -297 °F (-183 °C) . Estaba cubierto con espuma aislante para mantener los líquidos fríos y evitar la formación de hielo en el exterior del tanque. El orbitador se conectaba al ET mediante dos umbilicales cerca de su parte inferior y un bípode cerca de su sección superior. ^{[ 6 ] : 50–51} Después de que se agotó su combustible, el ET se separó del orbitador y reingresó a la atmósfera, donde se desintegraría durante el reingreso y sus piezas aterrizarían en el Océano Índico o Pacífico . ^{[ 4 ] : II-238}    

Durante el proceso de diseño del Transbordador Espacial, uno de los requisitos del Equipo de Transporte (ET) era que no liberara ningún desecho que pudiera dañar el orbitador y su Sistema de Protección Temporal (TPS). La integridad de los componentes del TPS era necesaria para la supervivencia de la tripulación durante la reentrada, y las losetas y paneles se construyeron para soportar impactos relativamente menores. En la misión STS-1, el primer vuelo del Transbordador Espacial, el orbitador Columbia sufrió daños durante su lanzamiento debido a un impacto de espuma. Los impactos de espuma ocurrían con regularidad durante los lanzamientos del Transbordador Espacial; de las 79 misiones con imágenes disponibles durante el lanzamiento, se registraron impactos de espuma en 65. ^{[ 6 ] : 121–122}

El bípode conectaba el ET cerca de la parte superior con la parte inferior delantera del orbitador mediante dos puntales con una rampa en el extremo del tanque de cada puntal; las rampas estaban cubiertas de espuma para evitar la formación de hielo que pudiera dañar el orbitador. La espuma en cada rampa del bípode medía aproximadamente 30 x 14 x 12 pulgadas (76 x 36 x 30 cm) y fue tallada a mano a partir de la aplicación de espuma original. ^{[ 7 ]} Se había observado que la espuma de la rampa del bípode del puntal izquierdo se desprendía del ET en seis vuelos anteriores a STS-107 , y había creado algunos de los mayores impactos de espuma que experimentó el orbitador. ^{[ nota 1 ]} El primer impacto de espuma de la rampa del bípode ocurrió durante STS-7 ; el TPS del orbitador fue reparado después de la misión, pero no se hicieron cambios para abordar la causa de la pérdida de espuma del bípode. ^{[ 6 ] : 123} Tras la pérdida de espuma del bípode en la misión STS-32 , los ingenieros de la NASA, bajo la suposición de que la pérdida de espuma se debía a la acumulación de presión dentro del aislamiento, añadieron orificios de ventilación a la espuma para permitir la salida del gas. Después de que un impacto de espuma del bípode dañara el TPS en la misión STS-50 , las investigaciones internas de la NASA concluyeron que se trataba de un "riesgo de vuelo aceptado" y que no debía considerarse un problema de seguridad de vuelo. La pérdida de espuma del bípode ocurrió en las misiones STS-52 y STS-62 , pero ninguno de los dos eventos se detectó hasta la investigación posterior a la destrucción del Columbia . ^{[ 6 ] : 124} 

Durante la misión STS-112 , que tuvo lugar en octubre de 2002, un trozo de espuma de la rampa del bípode de 10 x 13 x 30 cm (4 x 5 x 12 pulgadas) se desprendió de la rampa del bípode del ET y golpeó el anillo de fijación SRB-ET cerca de la parte inferior del SRB izquierdo, creando una abolladura de 10 cm (4 pulgadas) de ancho y 8 cm (3 pulgadas) de profundidad. ^{[ 6 ] : 124} Tras la misión, la Junta de Control de Requisitos del Programa se negó a clasificar la pérdida de espuma de la rampa del bípode como una anomalía en vuelo. La pérdida de espuma se informó en la Sesión Informativa de Preparación para el Vuelo de la misión STS-113 , pero la Junta de Control de Requisitos del Programa decidió que el ET era seguro para volar. ^{[ 6 ] : 125}   

Un impacto de escombros proveniente del material ablativo del cohete propulsor de combustible sólido derecho causó daños significativos al Atlantis durante el lanzamiento de la misión STS-27 el 2 de diciembre de 1988. En el segundo día del vuelo, la tripulación inspeccionó los daños utilizando una cámara en el sistema de manipulación remota . El impacto de escombros había arrancado una loseta; la cubierta expuesta del orbitador era una sección reforzada, y podría haberse producido una perforación por quemaduras si el daño hubiera ocurrido en otra ubicación. Después de esa misión, la Junta de Control de Requisitos del Programa de la NASA designó el problema como una anomalía en vuelo, que posteriormente se corrigió con la mejora planificada para el ablador del cohete propulsor de combustible sólido. La Junta de Revisión de Investigación del Columbia señaló la diferencia en cómo se trataron los incidentes de impacto de escombros de las misiones STS-27 y STS-107. Tras el descubrimiento del impacto de escombros en la misión STS-27, se ordenó inmediatamente a la tripulación que inspeccionara el vehículo. Catorce años después, cuando se descubrió el impacto de escombros en la misión STS-107, la dirección del Programa del Transbordador se negó a que la tripulación inspeccionara el orbitador en busca de daños o a solicitar imágenes en órbita, descartando finalmente la posibilidad de una perforación por fuego. La Junta consideró que la omisión de la dirección del Transbordador de considerar la amenaza que suponía para la misión STS-107 un impacto similar al de la misión STS-27 era una señal de que la NASA no estaba funcionando como una organización que aprende. ^{[ 6 ] : 127}

Para la misión STS-107, el Columbia transportó el Módulo Doble de Investigación SpaceHab , el Experimento de Investigación de Aceleración Orbital y una plataforma del Orbitador de Duración Extendida . ^{[ 6 ] : 30} La misión superó sus certificaciones y revisiones previas al lanzamiento y comenzó con el lanzamiento. Originalmente, la misión estaba programada para lanzarse el 11 de enero de 2001, pero se retrasó trece veces, hasta su lanzamiento el 16 de enero de 2003. ^{[ 6 ] : 28}

La tripulación de siete miembros de STS-107 fue seleccionada en julio de 2000. ^{[ 6 ] : 28} La misión fue comandada por Rick Husband , quien era coronel de la Fuerza Aérea de los Estados Unidos y piloto de pruebas . Anteriormente había volado en STS-96 . ^{[ 8 ]} El piloto de la misión fue William McCool , un comandante de la Armada de los Estados Unidos que estaba en su primer vuelo espacial. ^{[ 9 ]} El comandante de la carga útil fue Michael Anderson , un teniente coronel de la Fuerza Aérea de los Estados Unidos que anteriormente había volado en STS-89 . ^{[ 10 ]} Kalpana Chawla se desempeñó como ingeniera de vuelo; anteriormente había volado en STS-87 . ^{[ 11 ]} David Brown y Laurel Clark , ambos capitanes de la Armada , volaron como especialistas de misión en sus primeros vuelos espaciales. ^{[ 12 ] [ 13 ]} Ilan Ramon , coronel de la Fuerza Aérea Israelí y primer astronauta israelí , voló como especialista de carga útil en su primer vuelo espacial. ^{[ 14 ] [ 6 ] : 29}

Columbia fue lanzado desde el Complejo de Lanzamiento 39A (LC-39A) del Centro Espacial Kennedy  a las 10:39:00 a. m. A T+81.7  segundos, un trozo de espuma de aproximadamente 21 a 27 pulgadas (53 a 69 cm) de largo y 12 a 18 pulgadas (30 a 46 cm) de ancho se desprendió del bípode izquierdo del ET. A T+81.9 segundos, la espuma impactó los paneles de carbono-carbono reforzado (RCC) en el ala izquierda de Columbia a una velocidad relativa de 625 a 840 pies por segundo (426 a 573 mph; 686 a 922 km/h) . ^{[ 6 ] : 34} El bajo coeficiente balístico de la espuma hizo que perdiera velocidad inmediatamente después de separarse del ET, y el orbitador chocó contra la espuma más lenta. ^{[ 6 ] : 60} Ni la misión ni el personal de tierra notaron el impacto de los escombros en ese momento. ^{[ 6 ] : 140} Los SRB se separaron del ET a T+2 minutos y 7 segundos, seguidos de la separación del ET del orbitador a T+8 minutos y 30 segundos. ^{[ 6 ] : 35} La separación del ET fue fotografiada por Anderson y grabada por Brown, pero no grabaron el bípode con la espuma faltante. ^{[ 6 ] : 148} A T+43 minutos, Columbia completó su inserción orbital según lo planeado. ^{[ 6 ] : 35}          

Después de que el Columbia entrara en órbita, el Grupo de Trabajo Fotográfico Intercéntrico de la NASA realizó una revisión rutinaria de los videos del lanzamiento. Los analistas del grupo no notaron el impacto de los escombros hasta el segundo día de la misión. Ninguna de las cámaras que grabaron el lanzamiento tenía una vista clara de los escombros impactando el ala, lo que impidió al grupo determinar el nivel de daño sufrido por el orbitador. El presidente del grupo contactó a Wayne Hale , gerente del Programa del Transbordador para la Integración de Lanzamientos, para solicitar fotografías en órbita del ala del Columbia para evaluar los daños. Después de recibir la notificación del impacto de los escombros, los ingenieros de la NASA, United Space Alliance y Boeing crearon el Equipo de Evaluación de Escombros y comenzaron a trabajar para determinar los daños al orbitador. ^{[ 6 ] : 140, 143} El Grupo de Trabajo Fotográfico Intercéntrico creía que las losetas RCC del orbitador posiblemente estaban dañadas; los gerentes del programa de la NASA estaban menos preocupados por el peligro causado por el impacto de los escombros. ^{[ 6 ] : 141}

Los analistas de Boeing intentaron modelar el daño causado al sistema de protección térmica (TPS) del orbitador por el impacto de la espuma. Los modelos de software predijeron un daño más profundo que el espesor de las losetas del TPS, lo que indicaba que la cubierta de aluminio del orbitador quedaría desprotegida en esa zona. El Equipo de Evaluación de Escombros desestimó esta conclusión por considerarla inexacta, debido a casos anteriores de predicciones de daños mayores que los reales. Un modelado adicional, específico para los paneles de RCC, utilizó software calibrado para predecir el daño causado por la caída de hielo. El software predijo solo uno de los 15 escenarios en los que el hielo causaría daños, lo que llevó al Equipo de Evaluación de Escombros a concluir que el daño fue mínimo debido a la menor densidad de la espuma en comparación con el hielo. ^{[ 6 ] : 143–145}

Para evaluar los posibles daños al ala del Columbia , los miembros del Equipo de Evaluación de Escombros hicieron múltiples solicitudes para obtener imágenes del orbitador del Departamento de Defensa (DoD). Las solicitudes de imágenes se canalizaron a través de la Oficina de Apoyo a Vuelos Espaciales Tripulados del DoD y la Dirección de Ingeniería del Centro Espacial Johnson . ^{[ 6 ] : 150–151} Hale coordinó la solicitud a través de un representante del DoD en el KSC. La solicitud se transmitió al Comando Estratégico de los Estados Unidos (USSTRATCOM), que comenzó a identificar recursos de imágenes que pudieran observar el orbitador. La solicitud de imágenes fue pronto revocada por la Presidenta del Equipo de Gestión de la Misión de la NASA, Linda Ham, después de que investigara su origen. Había consultado con el Director de Vuelo Phil Engelauf y miembros del Equipo de Gestión de la Misión, quienes declararon que no tenían ningún requisito de imágenes del Columbia . Ham no consultó con el Equipo de Evaluación de Escombros y canceló la solicitud de imágenes basándose en que no se había hecho a través de los canales oficiales. ^{[ 6 ] : 152–153} Maniobrar el orbitador para permitir que se fotografiara su ala izquierda habría interrumpido las operaciones científicas en curso, y Ham desestimó las capacidades de imagen del Departamento de Defensa por considerarlas insuficientes para evaluar los daños al orbitador. ^{[ 6 ] : 153–154} Tras el rechazo de su solicitud de imágenes, el Equipo de Evaluación de Desechos no volvió a solicitar que se fotografiara el orbitador. ^{[ 6 ] : 157}

Durante todo el vuelo, los miembros del Equipo de Gestión de la Misión estaban menos preocupados que el Equipo de Evaluación de Escombros por el riesgo potencial de un impacto de escombros. La pérdida de espuma del bípode en la misión STS-107 se comparó con eventos anteriores de impacto de espuma, ninguno de los cuales causó la pérdida de un orbitador o tripulación. Ham, programado para trabajar como gerente de integración para la misión STS-114 , estaba preocupado por los posibles retrasos debido a un evento de pérdida de espuma. ^{[ 6 ] : 147–148} La gestión de la misión también restó importancia al riesgo del impacto de escombros en las comunicaciones con la tripulación. ^{[ 6 ] : 161} El 23 de enero, el director de vuelo Steve Stich envió un correo electrónico a Husband y McCool para informarles sobre el impacto de espuma y comunicarles que no había motivo de preocupación por daños al TPS, ya que se habían producido impactos de espuma en vuelos anteriores. ^{[ 6 ] : 159}

Durante el ascenso, aproximadamente a los 80 segundos, el análisis fotográfico muestra que algunos restos del área del punto de fijación del bípode -Y ET se desprendieron e impactaron el ala izquierda del orbitador, en la zona de transición entre la aleta y el ala principal, generando una lluvia de partículas más pequeñas. El impacto parece haberse producido totalmente en la superficie inferior y no se observa que ninguna partícula atraviese la superficie superior del ala. Los expertos han revisado las fotografías de alta velocidad y no existe preocupación por daños en el RCC ni en las losetas. Hemos observado este mismo fenómeno en varios otros vuelos y no existe ninguna preocupación respecto a la entrada en la atmósfera. ^{[ 6 ] : 159}

También se envió a la tripulación un vídeo de quince segundos del impacto de los escombros como preparación para una rueda de prensa, pero se les aseguró que no había ningún problema de seguridad. ^{[ 6 ] : 161}

El 26 de enero, el Equipo de Evaluación de Escombros concluyó que no existían problemas de seguridad derivados del impacto de los escombros. El informe del equipo criticó al Equipo de Gestión de la Misión por afirmar que no existían problemas de seguridad antes de que se completara la investigación del Equipo de Evaluación de Escombros. ^{[ 6 ] : 164} El 29 de enero, William Readdy , Administrador Asociado de Vuelos Espaciales, autorizó al Departamento de Defensa a tomar imágenes del orbitador, pero con la condición de que no interfiriera con las operaciones de vuelo; finalmente, el Departamento de Defensa no tomó imágenes del orbitador durante el vuelo. En una reunión del Equipo de Gestión de la Misión el 31 de enero, el día antes de que el Columbia reingresara a la atmósfera, la Oficina de Integración de Lanzamiento expresó la intención de Ham de revisar las imágenes a bordo para observar la espuma faltante, pero no se discutieron las preocupaciones sobre la seguridad de la tripulación. ^{[ 6 ] : 166}

El Columbia tenía previsto reingresar a la atmósfera y aterrizar el 1 de febrero de 2003. A las 3:30  a. m. EST, el Equipo de Control de Vuelo de Reentrada comenzó su turno en el Centro de Control de Misión . ^{[ 6 ] : 38} A bordo del orbitador, la tripulación guardó los objetos sueltos y preparó su equipo para el reingreso. ^{[ 15 ] : 1.5}

A los 45 minutos antes de la maniobra de desorbitación, ^{[ nota 2 ]} Husband y McCool comenzaron a trabajar en la lista de verificación de entrada. ^{[ 15 ] : 1.6} A las 8:10  am, el comunicador de cápsula (CAPCOM) , Charlie Hobaugh , ^{[ 16 ]} informó a la tripulación que estaban autorizados a realizar la maniobra de desorbitación. A las 8:15:30,  la tripulación ejecutó con éxito la maniobra de desorbitación, que duró 2  minutos y 38  segundos. A las 8:44:09, Columbia reingresó a la atmósfera a una altitud de 400,000 pies (120 km) , un punto llamado interfaz de entrada. El daño al TPS en el ala izquierda del orbitador permitió que entrara aire caliente y comenzara a derretir la estructura de aluminio. ^{[ 6 ] : 9} Cuatro minutos y medio después de la interfaz de entrada, un sensor comenzó a registrar cantidades de tensión mayores de lo normal en el ala izquierda; Los datos del sensor se registraron en el almacenamiento interno y no se transmitieron a la tripulación ni a los controladores terrestres. ^{[ 6 ] : 38} El orbitador comenzó a girar ( guiñada ) hacia la izquierda como resultado del aumento de la resistencia en el ala izquierda, pero esto no fue notado por la tripulación ni por el control de la misión debido a las correcciones del sistema de control de vuelo del orbitador. ^{[ 15 ] : 1.8} A esto le siguió que los sensores en el compartimento de la rueda izquierda informaran un aumento de temperatura. ^{[ 15 ] : 1.10}  

A las 8:53:46 a. m., el Columbia cruzó la costa de California ; viajaba a Mach  23 a una altitud de 231 600 pies (70,6 km) , y la temperatura de los bordes de ataque de sus alas se estimó en 2800 °F (1540 °C) . ^{[ 6 ] : 38} Poco después de entrar en el espacio aéreo de California, el orbitador desprendió varios fragmentos de escombros, eventos que se observaron en tierra como aumentos repentinos en el brillo del aire alrededor del orbitador. El oficial del MMACS informó que los sensores hidráulicos en el ala izquierda tenían lecturas por debajo de los umbrales mínimos de detección de los sensores a las 8:54:24 a. m. El Columbia continuó su reentrada y viajó sobre Utah , Arizona , Nuevo México y Texas , donde los observadores informaron haber visto señales de desprendimiento de escombros. ^{[ 6 ] : 39}    

A las 8:58:03, el ajuste de los alerones del orbitador cambió de los valores previstos debido al aumento de la resistencia causado por el daño al ala izquierda. A las 8:58:21, el orbitador desprendió una loseta TPS que posteriormente aterrizaría en Littlefield, Texas ; se convertiría en el fragmento de escombros recuperado más occidental. ^{[ 15 ] : 1.12} La tripulación recibió la primera indicación de un problema a las 8:58:39, cuando el monitor del software de vuelo de respaldo comenzó a mostrar mensajes de falla por una pérdida de presión en los neumáticos del tren de aterrizaje izquierdo. El piloto y el comandante recibieron entonces indicaciones de que el estado del tren de aterrizaje izquierdo era desconocido, ya que diferentes sensores informaron que el tren estaba abajo y bloqueado o en la posición de almacenamiento. ^{[ 15 ] : 1.13} La resistencia del ala izquierda continuó guiñando el orbitador hacia la izquierda hasta que ya no se pudo corregir usando el ajuste de los alerones. Los propulsores del Sistema de Control de Reacción (RCS) del orbitador comenzaron a disparar continuamente para corregir su orientación. ^{[ 15 ] : 1.14}

La pérdida de señal (LOS) de Columbia ocurrió a las 8:59:32. El control de la misión dejó de recibir información del orbitador en ese momento, y la última llamada de radio de Husband de "Roger, uh  ..." se cortó a mitad de la transmisión. ^{[ 6 ] : 39 [ 15 ] : 1.14} Uno de los canales en el sistema de control de vuelo fue puenteado como resultado de un cable defectuoso, y una alarma maestra comenzó a sonar en la cabina de vuelo. ^{[ 15 ] : 1.15} Se estima que la pérdida de control del orbitador comenzó varios segundos después con una pérdida de presión hidráulica y una maniobra de cabeceo hacia arriba incontrolada . ^{[ 15 ] : 1.16} El orbitador comenzó a volar a lo largo de una trayectoria balística , que era significativamente más pronunciada y tenía más resistencia que la trayectoria de planeo anterior. ^{[ 15 ] : 1.17} El orbitador, mientras seguía viajando a más de Mach 15, entró en un giro plano de 30° a 40° por segundo. La aceleración que experimentaba la tripulación aumentó de aproximadamente 0,8 g a 3  g, lo que probablemente habría causado mareos y desorientación, pero no incapacitación. ^{[ 15 ] : 1.18} El piloto automático se cambió a control manual y se reinició al modo automático a las 9:00:03; esto habría requerido la intervención de Husband o McCool, lo que indica que todavía estaban conscientes y podían realizar funciones en ese momento. Se perdió toda la presión hidráulica, y las configuraciones finales del interruptor de McCool indican que había intentado restaurar los sistemas hidráulicos en algún momento después de las 9:00:05. ^{[ 15 ] : 1.20}

A las 9:00:18, el orbitador comenzó una desintegración catastrófica y la grabación de datos a bordo cesó poco después. ^{[ 15 ] : 1.20} Los observadores en tierra notaron un aumento repentino en la cantidad de escombros que se desprendían y todos los sistemas a bordo perdieron energía. A las 9:00:25, las secciones delantera y trasera del orbitador se habían separado. ^{[ 15 ] : 1.21} La sacudida repentina provocó que el compartimento de la tripulación chocara con la pared interior del fuselaje, lo que resultó en el inicio de la despresurización del compartimento de la tripulación a las 9:00:35. ^{[ 15 ] : 1.22} Los pedazos del orbitador continuaron desintegrándose en fragmentos más pequeños y, un minuto después de la desintegración, eran demasiado pequeños para ser detectados por los videos terrestres. Un informe de la NASA estima que a las 9:35, todos los restos de la tripulación y la mayoría de los escombros habían impactado el suelo. ^{[ 15 ] : 1.77}

La pérdida de señal ocurrió en un momento en que el Equipo de Control de Vuelo esperaba breves interrupciones en las comunicaciones, ya que el orbitador dejó de comunicarse a través del satélite de seguimiento y retransmisión de datos oeste (TDRS). El personal del Control de Misión desconocía la desintegración en vuelo y continuó intentando restablecer el contacto con el orbitador. ^{[ 6 ] : 43} Alrededor de las 9:12:39, cuando el Columbia habría estado realizando sus maniobras finales para aterrizar, un miembro del Control de Misión recibió una llamada telefónica sobre la cobertura de noticias de la desintegración del orbitador. Esta información se transmitió inmediatamente al Director de Vuelo de Entrada, LeRoy Cain , quien inició los procedimientos de contingencia. ^{[ 6 ] : 44} En el KSC, donde se esperaba que el Columbia aterrizara a las 9:16, el Administrador Asociado de la NASA y ex astronauta William Readdy también inició los procedimientos de contingencia después de que el orbitador no aterrizara según lo programado. ^{[ 17 ] : 5}

Durante la reentrada, los siete tripulantes del STS-107 fallecieron, pero no se pudo determinar la hora exacta de sus muertes. El nivel de aceleración que experimentaron durante la desintegración del módulo de tripulación no fue letal. ^{[ 6 ] : 77} El primer evento letal que experimentó la tripulación fue la despresurización del módulo. No se pudo determinar la velocidad ni la hora exacta de la despresurización completa, pero ocurrió a más tardar a las 9:00:59 y probablemente mucho antes. Los restos de los tripulantes indicaron que todos experimentaron despresurización. Los cascos de los astronautas tienen una visera que, al cerrarse, puede proteger temporalmente al tripulante de la despresurización. Ninguno de los tripulantes había cerrado su visera, uno no llevaba casco y tres no llevaban los guantes de su traje presurizado; esto indicaría que la despresurización ocurrió rápidamente antes de que pudieran tomar medidas de protección. Quedaron inconscientes o fallecieron en segundos y el daño tisular fue tan extenso que no habrían podido recuperar la conciencia incluso si la cabina hubiera recuperado la presurización. ^{[ 15 ] : 1,24 [ 18 ] : 89, 103}

Durante y después de la desintegración del módulo de la tripulación, los tripulantes, ya sea inconscientes o fallecidos, experimentaron rotación en los tres ejes. Los arneses de hombro de los astronautas no pudieron evitar el traumatismo en la parte superior del cuerpo, ya que el sistema de carrete inercial no se retrajo lo suficiente para asegurarlos, dejándolos sujetos únicamente por los cinturones de regazo. Los cascos no se ajustaban a la forma de la cabeza de los tripulantes, lo que permitió que se produjeran lesiones craneales dentro del casco. El anillo cervical del casco también pudo haber actuado como punto de apoyo, causando lesiones en la columna vertebral y el cuello. El traumatismo físico sufrido por los astronautas, quienes no pudieron protegerse para evitar dichas lesiones, también pudo haber provocado su muerte. ^{[ 15 ] : 1.25 [ 18 ] : 103–105}

Es probable que los astronautas también sufrieran un trauma térmico significativo. Gas caliente penetró en el módulo de tripulación en desintegración, quemando a los tripulantes, cuyos cuerpos aún estaban parcialmente protegidos por sus trajes ACES . Una vez que el módulo de tripulación se desintegró, los astronautas quedaron expuestos violentamente a la ráfaga de viento y a una posible onda expansiva, que les arrancó los trajes. Los restos de la tripulación quedaron expuestos a gas caliente y metal fundido al desprenderse del orbitador. ^{[ 18 ] : 106–108}

Tras separarse del módulo de la tripulación, los cuerpos de los tripulantes entraron en un entorno con casi nada de oxígeno, muy baja presión atmosférica y temperaturas elevadas causadas por la desaceleración, además de temperaturas ambiente extremadamente bajas. ^{[ 18 ] : 93} Sus cuerpos impactaron contra el suelo con fuerza letal. ^{[ 15 ] : 1.29}

Después de examinar los datos de los sensores, la CAIB consideró que el daño al ala izquierda era un probable culpable de la destrucción del Columbia . Una investigación estudió los restos recuperados y notó la diferencia en el daño térmico entre las dos alas. Se encontraron paneles de RCC del ala izquierda en la parte occidental del campo de escombros, lo que indica que se desprendió primero antes de que el resto del orbitador se desintegrara. ^{[ 6 ] : 73–74} Se realizó un análisis químico y de rayos X en los paneles de RCC, revelando que los niveles más altos de depósitos de escoria se encontraban en las losetas del ala izquierda. ^{[ 6 ] : 75–76} Se realizó una prueba de impacto en el Instituto de Investigación del Suroeste , utilizando un cañón impulsado por nitrógeno para disparar un proyectil hecho del mismo material que la espuma del bípode ET. Se utilizaron paneles tomados de Enterprise , Discovery y Atlantis para determinar el efecto de los proyectiles en los paneles de RCC. ^{[ 6 ] : 79–80} Una prueba realizada en el panel RCC 8, tomado del Atlantis , fue la más consistente con el daño observado en el Columbia , lo que indica que fue el panel dañado el que provocó la desintegración en vuelo. ^{[ 6 ] : 82–83} 

La CAIB criticó la cultura organizacional de la NASA y comparó su estado actual con el de la NASA antes del desastre del Challenger . ^{[ 6 ] : 99} Concluyó que la NASA estaba experimentando restricciones presupuestarias mientras aún esperaba mantener un alto nivel de lanzamientos y operaciones. ^{[ 6 ] : 100} Los costos operativos del programa se redujeron en un 21% de 1991 a 1994, ^{[ 6 ] : 107} a pesar de un aumento planificado en la tasa de vuelos anuales para el ensamblaje de la Estación Espacial Internacional. ^{[ 6 ] : 114} A pesar de un historial de eventos de impacto de espuma, la administración de la NASA no consideró el riesgo potencial para los astronautas como un problema de seguridad de vuelo. ^{[ 6 ] : 126} La CAIB encontró que la falta de un programa de seguridad llevó a la falta de preocupación por los impactos de espuma. ^{[ 6 ] : 177} La junta determinó que la NASA carecía de los canales de comunicación e integración apropiados para permitir que los problemas se discutieran y se enrutaran y abordaran de manera efectiva. ^{[ 6 ] : 187} Este riesgo se vio agravado aún más por la presión para cumplir con un cronograma de lanzamiento para la construcción de la ISS. ^{[ 6 ] : 198}

En su informe, la CAIB analizó posibles opciones que podrían haber salvado a la tripulación del Columbia . ^{[ 34 ]} Determinaron que la misión podría haberse extendido a un máximo de 30 días (15 de febrero), después de lo cual se habrían agotado los contenedores de hidróxido de litio utilizados para eliminar el dióxido de carbono. ^{[ 6 ] : 173} En la misión STS-107, el Columbia transportaba el Orbitador de Duración Extendida, que aumentó su suministro de oxígeno e hidrógeno. ^{[ 35 ] : 398} Para maximizar la duración de la misión, se habrían apagado los sistemas no esenciales, ^{[ 35 ] : 399} y se habrían sacrificado los animales en el módulo Spacehab . ^{[ 35 ] : 397}

Cuando se lanzó la misión STS-107, el Atlantis se estaba preparando para el lanzamiento de la misión STS-114 el 1 de marzo de 2003. Si la dirección de la NASA hubiera decidido lanzar una misión de rescate, se podría haber iniciado un proceso acelerado para su lanzamiento como vehículo de rescate. Se habrían eliminado algunas pruebas previas al lanzamiento para permitir su lanzamiento a tiempo. El Atlantis se habría lanzado con equipo adicional para actividades extravehiculares (EVA ) y con la tripulación mínima requerida. Se habría acoplado con el Columbia , y la tripulación de la misión STS-107 habría realizado las EVA para transferirse al Atlantis . El Columbia habría sido desorbitado remotamente y desechado en el Océano Pacífico, ya que el aterrizaje controlado del orbitador requería pilotaje a bordo. ^{[ 35 ] : 400–404}

La CAIB también investigó la posibilidad de reparar el ala izquierda en órbita. Aunque a bordo del Columbia no había materiales ni adhesivos que pudieran haber sobrevivido a la reentrada, la comisión investigó la eficacia de rellenar el orificio del RCC con materiales del transbordador, la cabina de la tripulación o agua. Determinaron que la mejor opción habría sido extraer losetas de otras partes del transbordador, darles forma y luego rellenar el orificio del RCC. Dada la dificultad de la reparación en órbita y el riesgo de dañar aún más las losetas del RCC, la CAIB determinó que la probabilidad de una reparación exitosa en órbita habría sido baja. ^{[ 35 ] : 405–406}

El programa del Transbordador Espacial fue suspendido después de la pérdida del Columbia . ^{[ 36 ]} La construcción de la Estación Espacial Internacional (ISS) se retrasó, ya que el Transbordador Espacial tenía programadas siete misiones a la ISS en 2003 y 2004 para completar su construcción. ^{[ 37 ]} Para evitar futuros impactos de espuma, el ET fue rediseñado para eliminar la espuma del bípode. En su lugar, se instalaron calentadores eléctricos para evitar la acumulación de hielo en el bípode debido al oxígeno líquido frío en sus líneas de alimentación. ^{[ 38 ]} También se instalaron calentadores adicionales a lo largo de la línea de oxígeno líquido, que iba desde la base del tanque hasta su sección entre etapas. ^{[ 39 ]} La NASA también mejoró sus capacidades de imágenes terrestres en el Centro Espacial Kennedy para observar y monitorear mejor los posibles problemas que ocurren durante el lanzamiento. Las cámaras existentes en LC-39A y LC-39B , y a lo largo de la costa fueron actualizadas, y se agregaron nueve nuevos sitios de cámaras. Se añadieron cámaras a las partes inferiores de Discovery , Atlantis y Endeavour (solo Columbia y Challenger las tenían antes) para permitir la visualización de imágenes digitales del ET en tierra poco después del lanzamiento. El sistema anterior en Columbia utilizaba película y solo podía descargarse después de que el orbitador regresara a la Tierra. ^{[ 38 ]} El Sistema de Sensores del Brazo del Orbitador, una cámara en el extremo del Canadarm , se añadió para permitir a la tripulación inspeccionar el orbitador en busca de cualquier daño en las losetas una vez que alcanzaran la órbita. ^{[ 40 ] [ 41 ]} Cada una de las alas del orbitador estaba equipada con 22 sensores de temperatura para detectar cualquier brecha durante la reentrada y con 66 acelerómetros para detectar un impacto. Los procedimientos de inspección posteriores al aterrizaje se actualizaron para incluir a técnicos que examinaban los paneles RCC utilizando termografía de destello. ^{[ 40 ]}

Además de las actualizaciones del orbitador, la NASA preparó planes de contingencia en caso de que una misión no pudiera aterrizar de forma segura. El plan contemplaba el acoplamiento de la misión varada con la ISS, donde la tripulación inspeccionaría e intentaría reparar el orbitador dañado. Si no lo lograban, permanecerían a bordo de la ISS y esperarían un rescate. ^{[ 42 ] : 81} La misión de rescate, designada STS-3xx , se activaría y utilizaría el siguiente hardware disponible para el orbitador, el ET y los SRB. El tiempo previsto para el lanzamiento sería de 35 días, ya que ese era el requisito para preparar las instalaciones de lanzamiento. ^{[ 42 ] : 89–91} Antes de la llegada de la misión de rescate, la tripulación varada encendería el orbitador dañado, que sería controlado remotamente mientras se desacoplaba y desorbitaba, y sus restos caerían en el Océano Pacífico. ^{[ 42 ] : 62} La tripulación mínima despegaría, se acoplaría a la ISS y pasaría un día transfiriendo astronautas y equipo antes de desacoplarse y aterrizar. ^{[ 42 ] : 89–91}

La primera misión de Regreso al Vuelo, STS-114, comenzó con el lanzamiento del Discovery el 26 de julio de 2005, a las 10:39  a. m. (EDT). ^{[ 43 ]} Dieciséis piezas de espuma del ET se desprendieron durante el lanzamiento que eran lo suficientemente grandes como para ser consideradas significativas por los investigadores de la NASA, ^{[ 44 ] : 7} incluyendo una pieza que era aproximadamente 36 por 11 pulgadas (91 por 28 cm) . ^{[ 44 ] : 18} Las investigaciones posteriores al lanzamiento no encontraron ninguna indicación de daño por la pérdida de espuma, pero el video del ET sí reveló que una pequeña pieza de baldosa TPS del tren de aterrizaje de la nariz se cayó durante el lanzamiento. ^{[ 45 ]} Al llegar a la órbita, la tripulación inspeccionó el Discovery con el Sistema de Sensores del Brazo del Orbitador. El 29 de julio, el Discovery se encontró con la ISS y, antes del acoplamiento , realizó la primera maniobra de cabeceo de encuentro para permitir que la tripulación a bordo de la ISS observara y fotografiara el vientre del orbitador. ^{[ 46 ]} Al día siguiente, los astronautas Soichi Noguchi y Stephen Robinson realizaron la primera de tres caminatas espaciales . Probaron una herramienta de reparación de losetas, el Aplicador de Lavado de Emitancia, en losetas TPS dañadas intencionalmente que habían sido traídas a la bahía de carga . ^{[ 47 ] : 62} El 3 de agosto, los mismos astronautas realizaron la tercera EVA de la misión, durante la cual Robinson se paró en el Canadarm2 de la ISS y fue al vientre del Discovery para quitar dos rellenos de huecos entre losetas que habían comenzado a sobresalir. ^{[ 47 ] : 63 [ 48 ]} Después de un retraso debido al mal tiempo en KSC, se tomó la decisión de aterrizar en la Base de la Fuerza Aérea Edwards . El Discovery aterrizó con éxito a las 8:11 am (EDT) del 9 de agosto. ^{[ 43 ] [ 46 ]} Si el Discovery no hubiera podido aterrizar de forma segura, la tripulación habría permanecido en la ISS hasta que el Atlantis volara para rescatarlos. ^{[ 49 ]} Como resultado de la pérdida de espuma, la NASA volvió a dejar en tierra la flota del transbordador espacial. ^{[ 36 ] [ 45 ]}  

Para abordar el problema de la pérdida de espuma para la segunda misión de Regreso al Vuelo ( STS-121 ), los ingenieros de la NASA retiraron la rampa de espuma de la carga de aire de protuberancia (PAL) en el ET, que fue la fuente del trozo de escombros más grande en STS-114. ^{[ 50 ]} El lanzamiento se pospuso de su lanzamiento programado para el 1 de julio de 2006, y nuevamente el 2 de julio debido al mal tiempo en KSC. ^{[ 51 ]} El 3 de julio, un trozo de espuma de aproximadamente 3 por 0,25 pulgadas (7,62 por 0,64 cm) y que pesaba 0,091 onzas (2,6 g) se desprendió del ET. ^{[ 52 ] [ 53 ]} La misión se lanzó según lo programado a las 2:38 pm (EDT) del 4 de julio. ^{[ 54 ]} Después de alcanzar la órbita, Discovery realizó inspecciones posteriores al lanzamiento de su TPS y se acopló con la ISS el 6 de julio. ^{[ 51 ]} El orbitador llevaba un cable de mantenimiento en vuelo de control remoto de 28 pies (8,5 m) que podía conectar los sistemas de la cabina de vuelo con el sistema de aviónica en la cubierta intermedia; permitiría que la nave espacial aterrizara de forma remota, incluyendo el control del tren de aterrizaje y el despliegue del paracaídas . ^{[ 55 ] [ 56 ]} El 12 de julio, los astronautas Piers Sellers y Michael Fossum realizaron una EVA para probar el Experimento de Adhesivo No Óxido (NOAX), que aplicó sellador protector a muestras de baldosas TPS dañadas. ^{[ 47 ] : 70} El Discovery se desacopló de la ISS el 14 de julio y aterrizó sin problemas a las 9:14 a. m. del 17 de julio en el KSC. ^{[ 51 ]} Si la tripulación hubiera quedado varada en órbita, la NASA planeaba lanzar el Atlantis para rescatarlos de la ISS. ^{[ 57 ] [ 58 ]}     

En enero de 2004, el presidente Bush anunció la Visión para la Exploración Espacial , que proponía que la flota del Transbordador Espacial completara la ISS y fuera retirada para 2010, para ser reemplazada por un Vehículo de Exploración Tripulada de nuevo desarrollo para viajar a la Luna y Marte. ^{[ 59 ]} En 2004, el administrador de la NASA, Sean O'Keefe, canceló un mantenimiento previsto del Telescopio Espacial Hubble y decidió que las futuras misiones se encontrarían todas con la ISS para garantizar la seguridad de la tripulación. ^{[ 60 ]} En 2006, su sucesor, Michael Griffin , decidió realizar una misión de servicio más al telescopio, la STS-125 , que voló en mayo de 2009. ^{[ 61 ] [ 62 ]} La retirada del transbordador espacial se retrasó hasta 2011, ^{[ 63 ] [ 64 ]} después de lo cual no se lanzaron más naves espaciales tripuladas desde los Estados Unidos hasta 2020, cuando la misión Crew Dragon Demo-2 de SpaceX transportó con éxito a los astronautas de la NASA Doug Hurley y Robert Behnken a la ISS. ^{[ 65 ]}