2003年2月1日，哥伦比亚航天飞机执行完行STS-107任务后，在得克萨斯与路易斯安纳上空再入大气层，准备在佛罗里达州东海岸的梅里特岛的肯尼迪航天中心机场降落！
但地面人员永远都无法等到这架航天飞机落地的那一刻，因为哥伦比亚号航天飞机连同7名宇航员一起，直接在大气层中汽化了，落到地面的残骸甚至难以区分！这个事故甚至最早在几十年前就已经注定了，甚至在发射后还给了NASA一次后悔药，可惜NASA置之不理！
航天飞机的前世今生
尽管航天飞机在2011年已经全部退役，但曾经NASA对航天飞机寄予了厚望，事情的发展要从阿波罗登月后开始说起！
阿波罗登月计划在6次成功登月后戛然而止，但美国的航天计划并没有停止，在登月任务结束后，美国将重点放在了空间站建设和天地运输系统，当时前苏联的登月计划失败，美国再无威胁，但苏联的空间站计划让带着登月光环的美国感觉那个光环有些暗淡。
礼炮7号空间站
因此在苏联的礼炮号空间站成功后第三年，美国就发射了天空实验室，此时如何将大质量、大尺寸的设备低成本的送人轨道就变成了一件很重要的事，而早在1969年航天飞机作为可回收航天器方案中唯一获资助的项目，此后开始如火如荼的发展起来！
从上图这张NASA的开支费用上就可以看出，航天飞机开始时间很早，而且占据了庞大的费用，基本上从研制和服役期间费用占比到了NASA的2/3以上！几乎就是一头吞金巨兽，下文来看看这到底是个什么存在！
航天飞机的成本真的很低吗？
最早提出的航天飞机并不是最终的版本，但这没有关系，主要是航天飞机这种天地运输系统想法非常好，火箭将航天飞机送入太空，两枚助推器回收利用，航天飞机重复使用，唯一丢弃的只有一个燃料箱，发射成本甚至降低到500美元一千克（使用常规状态发射成本超过一万美元/千克）。
航天飞机三大结构组成
中间那个最庞大的结构就是外燃料箱，在整个航天飞机计划中成本很低，旁边两枚是固体火箭助推器，而主发动机则位于航天飞机尾部，总共有三台，起飞时的点火顺序是航天飞机主发动机在发射前先点燃，然后在预定发射时间时固体火箭助推器点火，航天飞机离开发射台！
发射123秒后，此时高度约46千米，助推器脱离航天飞机继续爬升，到达抛物线轨道顶点时助推器打开降落伞降落坠入大西洋，由搜索船队打捞后回收利用！主发动机继续工作，航天飞机继续爬升，发射8分30秒后，航天飞机已经进入近地轨道，此时外燃料箱分离，沿着抛物轨道坠入大气层！
STS-29任务期间与航天飞机脱离的外储箱
航天飞机轨道运行
航天飞机的货舱长度18米，宽4.6米，能容纳最大直径为4.6米、重达36吨的圆柱形负载，庞大的货舱为卫星发射提供了非常宽松的环境，另外货舱还有部分气密功能，在跨越大气层时能避免设备高温损坏！
航天飞机还有一个巨大的机械臂，它的功能是辅助发射卫星，或者航天飞机变轨至卫星轨道，然后机械臂将卫星抓取放置于轨道即可，当然各位肯定发现了航天飞机的一个绝佳用途，它可以直接变轨至敌对国家卫星轨道，然后抓起来放入货舱带回地面。
航天飞机返回地面
为保证航天飞机安全穿过大气层，航天飞机表面贴有一层绝热瓦，根据激波产生的位置，航天飞机各点要求绝热等级是不一样的，比如轨道器前锥和两翼前缘的温度超过1300°C，底部温度也比较高，上半部分要求耐热650°C，货舱门和机翼则要求耐热370°C，总共四个等级。
开始返回时候航天飞机首先是底面朝上，尾部先脱离轨道，接下来会调整至头部朝前并以40度迎角再入，并且以此角度一直保持到46千米高度！
从120千米高度再入开始（速度25马赫，约为此处的地球环绕速度7.7千米/秒），到46千米高度为止，航天飞机会在计算机控制下通过S形机动减速，消耗多余动能，避免航天飞机绝热瓦过热（必须使内部铝蒙皮温度低于160°C）
到46千米以下时，轨道器副翼、升降舵和方向舵都将逐渐恢复控制，此时把迎角降低至36度，速度从1.3马赫上升至4.9马赫，对准机场，一路往机场高速前进，到下降至音速后宇航员开始手动控制，最后对准跑道，成功着陆！
完美的航天飞机，成本高到NASA叫爹喊娘
从上文来看，航天飞机几乎就是完美的，因为真正损失的只有一个燃料箱和每次发射的燃料，但事实上却有一个NASA想象不到的难题，首先是固体燃料助推器海水泡过后重复利用率很差，还有就是航天飞机每次飞行后维护费用极高，到最后甚至航天飞机发射成本比火箭还高，但当时已经花了200亿美元造了5架（1986年因固体助推器密封圈故障，凌空爆炸一架），后剩下四架，好在它庞大的货舱，让NASA还是找到了用武之地，比如哈勃望远镜，以及国际空间站的发射等，还有大量的维修服务，都非航天飞机莫属！
从左至右分别是：“哥伦比亚号”、“挑战者号”、“发现号”、“亚特兰提斯号”和“奋进号”
但一个巨大的隐忧正在酝酿，这是除挑战者发射后爆炸以来最为惨重的航天事故！而且它本可避免！
哥伦比亚航天飞机的悲剧，发射的那刻就被注定
哥伦比亚号航天飞机首飞是在1981年4月12日，是当时现役航天飞机中服役最久的，STS-107航次是它的28次飞行，这次飞行任务中还搭载了中国学生设计的“蚕在太空吐丝结茧”实验。
STS-107任务
2003年1月16日哥伦比亚号航天飞机从肯尼迪航天中心LC-39-A发射架发射，大约在82秒后，一个谁都没注意的情况发生了，大约一个公文包大小的泡沫塑料从外燃料箱上脱落，撞击在哥伦比亚号左翼碳－碳复合材料板，泡沫材料是为防止氢氧储箱外部结冰而覆盖的保温材料，发射后会在振动和气流下自然脱落！
但这块泡沫材料却坚持了很久，脱落时航天飞机已经在距离地面20千米，并且以2.46千米/秒的速度急速向太空狂奔之时，这个840米/秒的泡沫狠狠的撞在碳-碳符合材料板上，留下了约25厘米的破损，正是这个破损位置成为了哥伦比亚航天飞机以及整个宇航员团队的“掘墓人”！
脱落撞击机翼的就是这块泡沫
2003年2月1日8:10航天飞机开始返回，一直到8:54时哥伦比亚号穿过加州，进入内华达空域。此时速度约22.5马赫，高度为69.3千米时，地面目击者观测到了一个非常奇特的现象，正常情况下航天飞机返回时燃烧的尾迹并不会大幅变化，但在接下来4分钟内却观测到了18次异常明亮的闪光现象。
8点57时的哥伦比亚号左翼及后方的尾流。图片由美国空军的光电望远镜拍摄。
8:59:32，任务控制中心收到最后一条遥测信号，此后在任何频道上再也找不到哥伦比亚号航天飞机上的任何信息，而德克萨斯达拉斯附近的地面目击者看到空中的燃烧尾迹突然变大，不断碎裂成更小的碎片，渐渐消失在空中！
搜救团队在东得克萨斯、西路易斯安那和阿肯色西南部分县找到了包括人类遗体在内的超过两千件残骸。大部分残骸散落在了纳科多奇斯到达拉斯西南的人烟稀少等这些地区，总距离超过800千米的狭长地带！
残骸分布区域
根据航天飞机实际位置找回来的残骸
事故过程
事故原因上文已经写了，就是泡沫超音速撞击导致左前机翼碳碳复合材料破损，导致高温气流进入机翼，导致航天飞机汽化，很多科普文中都是这样的写的，但事实上这个推论是想当然了，不可否认高温气流窜入机翼是主因，比如在08:59:15时，MMACS向飞行主管汇报左起落架两个轮胎压力读数丢失，此时高温气流已经让很多传感器失效了！
但汽化却不是，最关键的因素是航天飞机解体，因为左侧机翼碳碳复合材料破损，导致高温气流进入机翼，左右机翼气动不平衡，并且此时航天飞机无法通过襟翼和尾翼平衡（此时翼面操作被禁止），因此这架航天飞机在左右翼失去平衡、速度接近20马赫的情况下横滚，飞机数秒内即解体，甚至宇航员都没来得及痛苦就在大气层上千度的高温气流中飞散了！
航天飞机乘员与驾驶舱
NASA是否知道这个严重后果？
哥伦比亚航天飞机失事后NASA被推上了风口浪尖，因为NASA早期的航天飞机设计规范中是禁止外燃料箱散落泡沫材料的，但后来工程师发现泡沫散落和撞击无法避免，所以后来每次都被准许！在STS-102航次任务中，泡沫就撞击在左固体助推器底部与外储箱的连接环上，撞击产生了75毫米宽、75毫米深的凹痕！
并且哥伦比亚号在轨道上执行任务时，STS-107任务管理团队主席琳达·哈姆就下令重新评估！包括发射时的录像以及航天飞机在轨时国际空间站上的摄像头和人工观测可以仔细观测航天飞机破损情况，但所有的检测都没有评估出如此严重的后果！
最终哥伦比亚航天飞机却永远留在了重返地球的道路上，7名宇航员血洒长空，但他们的死去并没有换来航天飞机更安全的措施，NASA只是停飞两年，此后继续消耗航天飞机的剩余寿命，最终于2011年航天飞机彻底退出现役！
