2003年2月1日，哥伦比亚号航天飞机完成了STS-107任务，重新进入德克萨斯州和路易斯安那州上空的大气层，准备降落在佛罗里达州东海岸梅里特岛的肯尼迪航天中心机场！
但地面人员却永远等不到航天飞机降落的那一刻，因为哥伦比亚号航天飞机连同7名宇航员直接在大气层中蒸发，掉到地上的碎片甚至无法分辨！这场事故甚至在几十年前就已经注定了，甚至在发射后给了 NASA 一颗后悔药，可惜 NASA 却置之不理！
航天飞机的前世今生
虽然航天飞机在 2011 年全面退役，但 NASA 曾对航天飞机寄予厚望，事情的发展是在阿波罗登月后开始的！
阿波罗登月计划在6次成功登月后戛然而止，但美国太空计划并未停止。登月任务后，美国重点建设空间站和天地运输系统。当时，前苏联的登月计划失败了，美国不再是威胁，但苏联的空间站计划让带着登月光环的美国觉得光环有点暗淡。
向 7 号空间站致敬
因此，在苏联礼炮空间站成功后的第三年，美国发射了天空实验室。这个时候，如何以低成本将大型、大型设备送入轨道，就成了一件非常重要的事情。早在1969年，航天飞机就是可回收航天器计划中唯一得到资助的项目，从那时起就如火如荼！
从上图中NASA的成本可以看出，航天飞机起步很早，占据了巨大的成本。基本上，开发和服务期间的成本占NASA的2/3以上！简直就是吞金兽。让我们看看这是一个什么样的存在！
航天飞机真的很便宜吗？
最早提出的航天飞机不是最终版本，但没关系，主要是因为航天飞机是一个非常好的天地运输系统。火箭将航天飞机送入太空，两个助推器回收，航天飞机再利用。仅丢弃一个油箱挑战者号航天飞机发射，发射成本甚至降低到每公斤 500 美元（正常状态下发射成本超过 10,000 美元/公斤）。
航天飞机的三种结构
中间最大的结构是外油箱，在整个航天飞机项目中成本很低。旁边的两个是固体火箭助推器，主发动机位于航天飞机的尾部。一共有三个。起飞时的点火顺序是航天飞机主机在发射前点火，然后固体火箭助推器在预定发射时间点火，航天飞机离开发射台！
发射123秒后，在46公里左右的高度，助推器脱离航天飞机继续爬升。当它到达抛物线轨道的顶点时，助推器打开降落伞降落在大西洋，被搜索舰队打捞回收！主机继续工作，航天飞机继续爬升。发射8分30秒后，航天飞机进入近地轨道。这时，外层油箱分离，沿着抛物线轨道坠入大气层！
STS-29 任务期间与航天飞机分离的外部储罐
航天飞机轨道
航天飞机的货舱长18米，宽4.6米，可容纳最大直径4.6米、重36吨的圆柱形负载。巨大的货舱为卫星发射提供了非常宽松的空间。此外挑战者号航天飞机发射，货舱还具有部分密闭功能，可以避免在穿越大气层时对设备造成高温损坏！
航天飞机还有一个巨大的机械臂。它的作用是辅助发射卫星，或者可以将航天飞机转移到卫星轨道上，然后机械臂就可以抓住卫星并将其放入轨道。当然，你一定已经发现了航天飞机的一个独特之处。最好用，它可以直接变轨到敌对国家的卫星轨道，然后抓起来放到货舱里带回地面。
航天飞机返回地面
为了保证航天飞机安全通过大气层，航天飞机表面贴了一层隔热瓦。根据冲击波的位置，航天飞机各点的绝缘等级不同。比如轨道器的鼻锥和两个机翼前缘温度超过1300℃，底部温度也比较高，上部要求耐热650℃，货舱门和机翼要求耐热370℃，共四个等级。
开始返回时，航天飞机先面朝上，尾翼先脱轨，然后调整头朝前再以40度迎角重新进入，这个角度一直保持到海拔46公里！
从再入120公里高度（速度25马赫，大约是这里的地球速度7.7公里/秒），到46公里高度，航天飞机将在计算机控制下通过S形电动减速消耗多余动能，避免航天飞机隔热瓦过热（必须保持内部铝皮温度低于160°C）
46公里以下，轨道器副翼、升降舵和方向舵将逐渐恢复控制，此时将迎角降低到36度，将速度从1.3马赫提高到4.9马赫，瞄准在机场，一路高速到机场，下降到音速后，宇航员开始手动操控，最终瞄准跑道，成功着陆！
完美的航天飞机，造价高到NASA叫爹娘
从上面看，航天飞机几乎是完美的，因为只有一个油箱，而且每次发射的燃料都真的丢失了，但实际上还有一个NASA无法想象的问题，首先是固体燃料助推器海泡之后，重复使用率很差，航天飞机每次飞行后的维护成本都极高。最终，航天飞机的发射成本甚至比火箭还要高，但当时已经耗资 200 亿美元建造了 5 个（1986 年由于固体助推器的密封失效，还有一个在空中爆炸），剩下四个。好在它巨大的货舱让NASA找到了使用它的地方，比如哈勃望远镜和国际空间站的发射等等，还有大量的维修服务，
从左到右：USS Columbia、USS Challenger、USS Discovery、USS Atlantis 和 USS Endeavour
但一个巨大的隐忧正在酝酿，这是挑战者发射后爆炸以来最严重的空难！它本来可以避免的！
哥伦比亚号航天飞机的悲剧，一发射就注定了
哥伦比亚号航天飞机于 1981 年 4 月 12 日首飞，是当时服役时间最长的现役航天飞机。STS-107 航行是其第 28 次飞行。这次飞行任务还搭载了“中国学生设计”的航天飞机。蚕在太空中吐丝茧”实验。
STS-107 任务
哥伦比亚号航天飞机于 2003 年 1 月 16 日从肯尼迪航天中心 LC-39-A 发射台发射约 82 秒后，发生了一件不为人知的事情，一个公文包大小的聚苯乙烯泡沫塑料从外面加燃料的盒子掉了下来，撞到了哥伦比亚左翼的碳碳复合板。泡沫材料是为防止储氢罐外部结冰而覆盖的保温材料。发射后在震动和气流作用下自然脱落！
但这块泡沫持续了很长时间。坠落的时候，航天飞机已经离地20公里，当它以每秒46公里的速度冲入太空时，每秒840米的泡沫撞上了碳碳复合材料料板，留下约25厘米的损伤。正是这个受损的阵地，成为了哥伦比亚号航天飞机和整个航天员团队的“掘墓人”！
就是这块泡沫掉下来打在了机翼上。
航天飞机于2003年2月1日8点10分开始返回，直到8点54分，哥伦比亚号才穿过加利福尼亚州进入内华达领空。这时，当速度大约为 22.5 马赫，高度为 69.3 公里时，地面目击者观察到了一个非常奇怪的现象。变化很大，但在接下来的 4 分钟内观察到 18 次异常明亮的闪光。
哥伦比亚号的左翼并在 8:57 醒来。这张照片是由美国空军的光电望远镜拍摄的。
8时59分32秒，任务控制中心收到最后的遥测信号，此后任何频道都找不到哥伦比亚号航天飞机的信息，而德克萨斯州达拉斯附近的地面目击者则看到空中燃烧的痕迹突然变大，不断破碎成更小的碎片，逐渐消失在空气中！
搜救队在德克萨斯州东部、路易斯安那州西部和阿肯色州西南部部分地区发现了 2,000 多件残骸，包括人类遗骸。大部分残骸散落在从纳科多奇斯到达拉斯西南部的人烟稀少的地区，全长800多公里的狭长地带！
沉船分布区
根据航天飞机实际位置回收的残骸
事故过程
事故原因上面已经写过，就是泡沫的超音速撞击导致左前翼的碳碳复合材料受损，导致高温气流进入机翼造成航天飞机蒸发。很多科普文章都是这样写的，但其实这个推论是理所当然的。不可否认，进入机翼的高温气流是主要原因。例如，08:59:15，MMACS向飞行指挥报告，左起落架的两个轮胎的压力读数丢失。这时，高温气流已经导致很多传感器失效！
但汽化不是。最关键的因素是航天飞机的解体。由于左翼的碳碳复合材料受损，高温气流进入机翼，左右机翼气动失衡，此时航天飞机无法通过襟翼和尾翼。平衡（此时禁止翼型运行），所以航天飞机在左右机翼不平衡且速度接近20马赫的情况下滚动。飞机在几秒钟内解体，连宇航员都来不及受苦. 大气中的万千，散落在高温气流中！
航天飞机机组人员和驾驶舱
NASA 知道这一严重后果吗？
哥伦比亚号航天飞机坠毁后，NASA 被推到了风口浪尖，因为 NASA 早期的航天飞机设计规范禁止泡沫材料从外部燃料箱中散落，但后来工程师发现泡沫散落和撞击是不可避免的，因此允许每时间！在 STS-102 的航行任务中，泡沫撞击了左侧固体助推器底部和外罐之间的连接环，形成了一个 75 毫米宽和 75 毫米深的凹痕！
当哥伦比亚号在轨道上时，STS-107 任务管理团队的主席琳达·哈姆下令重新评估！包括发射视频和航天飞机在轨时在国际空间站上的摄像机和人工观察，都可以仔细观察航天飞机的损坏情况，但所有的测试都没有评估出如此严重的后果！
最终，哥伦比亚号航天飞机永远留在了返回地球的路上。七名宇航员在天空中流血，但他们的死亡并没有换来航天飞机更安全的措施。NASA 只停飞了两年，之后继续消耗太空。飞机的剩余寿命，航天飞机终于在2011年彻底退役！
