El sábado , el transbordador espacial Columbia se desintegró al reingresar a la atmósfera sobre Texas y Luisiana, causando la muerte de los siete astronautas a bordo. Fue la segunda de dos misiones del transbordador espacial que terminaron en desastre, tras la pérdida del Challenger y su tripulación en 1986.

La misión, designada STS-107, fue el vigésimo octavo vuelo del orbitador, el 113.º de la flota del Transbordador Espacial y el 88.º tras el desastre del Challenger. Se dedicó a la investigación en diversos campos, principalmente a bordo del módulo SpaceHab, dentro de la bahía de carga útil del transbordador. Durante el lanzamiento, un trozo de espuma aislante se desprendió del tanque externo del transbordador espacial y golpeó las placas del sistema de protección térmica del ala izquierda del orbitador. Un desprendimiento de espuma similar se había producido en lanzamientos anteriores del Transbordador Espacial, causando daños que iban desde leves hasta casi catastróficos, pero algunos ingenieros sospechaban que los daños del Columbia eran más graves. Antes del reingreso, los responsables de la NASA limitaron la investigación, argumentando que la tripulación no podría haber solucionado el problema de haberse confirmado. Cuando el Columbia reingresó a la atmósfera terrestre, el daño permitió que los gases atmosféricos calientes penetraran el escudo térmico y destruyeran la estructura interna del ala, lo que provocó la inestabilidad del orbitador y su posterior desintegración.

Después del desastre, las operaciones de vuelo del transbordador espacial se suspendieron durante más de dos años, como lo habían estado después del desastre del Challenger. La construcción de la Estación Espacial Internacional (ISS) se detuvo hasta que los vuelos se reanudaron en julio de 2005 con STS-114. La NASA realizó varios cambios técnicos y organizativos en las misiones posteriores, incluida la adición de una inspección en órbita para determinar qué tan bien había soportado el ascenso el sistema de protección térmica (TPS) del orbitador y mantener listas las misiones de rescate designadas en caso de que se encontraran daños irreparables. A excepción de una misión para reparar el telescopio espacial Hubble, las misiones posteriores del transbordador espacial se volaron solo a la ISS para permitir que la tripulación la usara como refugio si los daños al orbitador impedían un reingreso seguro. Los tres orbitadores restantes se retiraron después de que se completó la construcción de la ISS.

Antecedentes Transbordador espacial

miniaturadeimagen|upright|Columbia antes del lanzamiento. El área rodeada en el tanque externo (TE) representa la rampa de espuma del bípode izquierdo, y el área rodeada en el orbitador representa el lugar dañado|alt=La pila del transbordador espacial colocada verticalmente sobre la plataforma de lanzamiento, con un círculo rojo alrededor de la espuma del bípode El transbordador espacial fue una nave espacial parcialmente reutilizable operada por la Administración Nacional de Aeronáutica y el Espacio de Estados Unidos (NASA).Voló al espacio por primera vez en abril de 1981,y se utilizó para realizar investigaciones en órbita, y desplegar cargas útiles comerciales, militares y científicas.En el lanzamiento, estaba compuesto por el orbitador, que contenía la tripulación y la carga útil, el tanque externo (ET) y los dos cohetes aceleradores sólidos (SRB).El orbitador era un vehículo alado reutilizable que se lanzaba verticalmente y aterrizaba como un planeador.Durante el programa del transbordador espacial se construyeron cinco orbitadores operativos.Columbia fue el primer orbitador espacial construido, tras el vehículo de pruebas atmosférico Enterprise. El orbitador albergaba el compartimento de la tripulación, donde residía y trabajaba principalmente durante la misión.Tres motores principales del transbordador espacial (SSMEs) fueron montados en el extremo posterior del orbitador y proporcionaron empuje durante el lanzamiento.Una vez en el espacio, la tripulación maniobró utilizando los dos motores más pequeños del Sistema de maniobra orbital (OMS) montados en la parte trasera.

El orbitador estuvo protegido del calor durante la reentrada por el sistema de protección térmica (TPS), una capa protectora de absorción térmica que lo rodea. A diferencia de las naves espaciales estadounidenses anteriores, que utilizaban escudos térmicos ablativos, la reutilización del orbitador requería un escudo térmico multiuso.Durante el reingreso, el TPS experimentó temperaturas de hasta , pero tuvo que mantener la temperatura del revestimiento de aluminio del vehículo orbital por debajo de los . El TPS constaba principalmente de cuatro subsistemas. El cono de la nariz y los bordes de ataque de las alas experimentaron temperaturas superiores a y estaban protegidos por el material compuesto carbono-carbono reforzado (RCC). En 1998 se desarrolló e instaló un RCC más grueso para prevenir daños causados por micrometeoroides y desechos orbitales.Toda la parte inferior del vehículo orbital, así como las demás superficies más calientes, se protegieron con aislamiento negro reutilizable de alta temperatura. Las zonas superiores del vehículo orbital se cubrieron con aislamiento blanco reutilizable de baja temperatura, que brindó protección a temperaturas inferiores a . Las puertas de la bodega de carga y partes de las superficies superiores del ala se cubrieron con aislamiento de fieltro reutilizable, ya que la temperatura se mantuvo por debajo de los .

Se conectaron dos cohetes aceleradores sólidos (SRB) al ET y ardieron durante los primeros dos minutos de vuelo.Los SRB se separaron del ET una vez que gastaron su combustible y cayeron al Océano Atlántico bajo un paracaídas.Los equipos de recuperación de la NASA recuperaron los SRB y los devolvieron al Centro Espacial Kennedy (KSC), donde fueron desmontados y sus componentes fueron reutilizados en vuelos futuros.

Cuando se lanzó el transbordador espacial, el orbitador y los SRB estaban conectados al ET, que contenía el combustible para los SSME.El ET constaba de un tanque de hidrógeno líquido (LH₂), almacenado a , y un tanque más pequeño de oxígeno líquido (LOX), almacenado a . Estaba recubierto de espuma aislante para mantener los líquidos fríos y evitar la formación de hielo en el exterior. El orbitador se conectaba al ET mediante dos umbilicales cerca de su base y un bípode cerca de su sección superior.Una vez agotado su combustible, el ET se separó del orbitador y reingresó a la atmósfera, donde se desintegraría durante el reingreso y sus pedazos aterrizarían en el Océano Índico o Pacífico.

Preocupaciones por impactos de escombros miniatura|Primer plano de la rampa de espuma del bípode izquierdo que se desprendió y dañó el ala del orbitador|alt=Imagen ampliada con flechas que etiquetan la espuma del bípode en el tanque externo Durante el proceso de diseño del Transbordador Espacial, un requisito del ET era que no liberara ningún residuo que pudiera dañar el orbitador y su TPS. La integridad de los componentes del TPS era esencial para la supervivencia de la tripulación durante el reingreso, y las placas y paneles se construyeron para resistir impactos relativamente leves. 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 ocurrieron con regularidad durante los lanzamientos del Transbordador Espacial; de las 79 misiones con imágenes disponibles durante el lanzamiento, se produjeron impactos de espuma en 65.

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 de cada rampa medía aproximadamente y estaba tallada a mano a partir de la aplicación original de espuma.Se había observado que la espuma de la rampa del bípode del puntal izquierdo se caía del ET en seis vuelos antes del STS-107, y había creado algunos de los impactos de espuma más grandes que experimentó el orbitador.El primer impacto de espuma en la rampa del bípode ocurrió durante la misión STS-7; el TPS del orbitador fue reparado después de la misión, pero no se realizaron cambios para abordar la causa de la pérdida de espuma del bípode.Tras la pérdida de espuma del bípode en la STS-32, los ingenieros de la NASA, asumiendo que se debía a la acumulación de presión en el aislamiento, añadieron orificios de ventilación a la espuma para permitir la salida del gas. Tras el impacto de la espuma del bípode, que dañó el TPS de la 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 se produjo en las STS-52 y STS-62, pero ninguno de los dos eventos se detectó hasta la investigación posterior a la destrucción del Columbia.

Durante el STS-112, que voló en octubre de 2002, un trozo de espuma de rampa de bípode de se desprendió de la rampa del bípode ET y golpeó el anillo de fijación SRB-ET cerca de la parte inferior del SRB izquierdo, creando una abolladura de de ancho y de profundidad.Tras la misión, la Junta de Control de Requisitos del Programa (JCR) declinó clasificar la pérdida de espuma de la rampa del bípode como una anomalía en vuelo. Si bien se informó sobre la pérdida de espuma en la reunión informativa de preparación para el vuelo STS-113, la JCR decidió que el ET podía volar sin peligro.

El impacto de escombros del material ablativo en el SRB derecho causó daños significativos al Atlantis durante el lanzamiento de la misión STS-27 el 2 de diciembre de 1988. Durante el segundo día de vuelo, la tripulación inspeccionó los daños con una cámara en el sistema de manipulación remota. El impacto de escombros había arrancado una placa; el revestimiento expuesto del orbitador era una sección reforzada, y podría haberse producido una perforación si el daño se hubiera producido en otra ubicación. Tras la misión, la Junta de Control de Requisitos del Programa de la NASA calificó el problema como una anomalía en vuelo, que se corrigió con la mejora prevista para el ablador del SRB.

Vuelo Misión del transbordador espacial

miniaturadeimagen|La tripulación de la misión STS-107. De izquierda a derecha: Brown, Husband, Clark, Chawla, Anderson, McCool y Ramon|alt=Siete miembros de la tripulación de pie con trajes de presión de color naranja y sosteniendo una versión más grande del parche de su misión Para la misión STS-107, el Columbia transportó el módulo doble de investigación SpaceHab, el experimento de investigación de aceleración orbital y una plataforma orbital de duración extendida.La misión superó las certificaciones y revisiones previas al lanzamiento y comenzó con el lanzamiento. El lanzamiento estaba previsto inicialmente para el 11 de enero de 2001, pero sufrió trece retrasos, hasta su lanzamiento el 16 de enero de 2003.