El accidente del transbordador espacial Columbia se produjo el sábado 1 de febrero de 2003 a las 13:59 UTC, cuando la nave se desintegró sobre los estados de Texas y Luisiana en su reingreso a la atmósfera terrestre, muriendo los siete miembros de la tripulación.
Durante el lanzamiento de la misión STS-107, que era la número veintiocho del Columbia, una pieza de aislamiento de espuma se desprendió del tanque externo del transbordador espacial y golpeó el ala izquierda. En la mayoría de los lanzamientos anteriores del transbordador ocurrieron daños menores por desprendimiento de espuma, pero algunos ingenieros sospecharon que el daño al Columbia fue más grave. Los administradores de la NASA limitaron la investigación, con el razonamiento de que la tripulación no podría haber solucionado el problema.
Cuando el transbordador reingresó en la atmósfera, el daño permitió que los gases atmosféricos calientes penetraran y destruyeran la estructura interna del ala, lo que provocó que la nave espacial se volviera inestable y poco a poco se rompiera.
Después del desastre, las operaciones de vuelo del transbordador espacial fueron suspendidas durante más de dos años, de forma similar a las secuelas del accidente del Challenger. La construcción de la Estación Espacial Internacional (ISS) fue puesta en espera; la estación se basó enteramente en la Agencia Espacial Federal Rusa para reabastecerse durante veintinueve meses hasta que se reanudaron los vuelos del transbordador con la misión STS-114 y 41 meses para la rotación de la tripulación hasta la misión STS-121.
Se hicieron cambios técnicos y organizativos, incluyendo la adición de una minuciosa inspección en órbita para determinar el estado del sistema de protección térmica del transbordador tras soportar el ascenso, y mantener una misión de rescate designada lista en caso de encontrar un daño irreparable. A excepción de una última misión para reparar el telescopio espacial Hubble, las misiones posteriores fueron solo traslados a la ISS para que la tripulación pudiera usarla como un "refugio seguro".
El tanque de combustible principal del transbordador está recubierto de espuma de aislamiento térmico, destinada a impedir la formación de hielo cuando el depósito se llena de hidrógeno y oxígeno líquidos. Ese hielo podría dañar el transbordador si se desprende durante el despegue.
La rampa de espuma bípode es un componente aerodinámico hecho de espuma de aproximadamente un metro. La espuma, normalmente no considerada como un material estructural, debe soportar algunas cargas aerodinámicas. Debido a estos requisitos especiales, solo un técnico especializado puede realizar el curado de la fundición y de las rampas en el lugar.
Se observaron desprendimientos de la rampa bípode de aislamiento, en su totalidad o en parte, en cuatro vuelos anteriores: STS-7 (1983), STS-32 (1990), STS-50 (1992) y más recientemente la misión STS-112 (2002; sólo dos lanzamientos antes de la misión STS-107). Todas las misiones del transbordador afectadas habían sido completadas con éxito. La dirección de la NASA llegó a referirse a este fenómeno como «derramamiento de espuma». Al igual que con los problemas de erosión de la junta tórica que finalmente condenaron al transbordador espacial Challenger, la gestión de la NASA se acostumbró a estos fenómenos, al no existir consecuencias graves en los episodios anteriores. La socióloga Diane Vaughan designó este fenómeno como «normalización de la desviación», en su libro sobre el proceso de decisión del lanzamiento del Challenger.
El STS-112 fue el primer vuelo con cámara «ET Cam», un canal de video montado en el tanque externo (ET) con el fin de dar un mayor conocimiento del problema del vertimiento de espuma. Durante ese lanzamiento se separó un trozo de espuma de la rampa bípode del ET y golpeó el anillo de unión SRB-ET en la parte inferior del cohete propulsor sólido izquierdo (SRB) causando una mella de 12 cm de ancho y nueve de profundidad en el mismo. Después de la misión STS-112, los líderes de la NASA analizaron la situación y decidieron seguir adelante con la justificación de que "el ET es seguro para volar sin nuevos problemas (y no hay riesgo añadido)" de más golpes por espuma.
Dos horas después del despegue se realizó una revisión de rutina de un video tomado durante el despegue de la misión STS-107 y no reveló nada inusual. Al día siguiente, una filmación de mayor resolución que había sido procesada durante la noche reveló que los restos de espuma golpearon el ala izquierda, lo que podría dañar la protección térmica del transbordador espacial. En el momento, no pudo determinarse el lugar exacto donde la espuma golpeó el ala debido a la baja resolución de la filmación de las cámaras de seguimiento.
Mientras tanto, se revisó el juicio de la NASA para evaluar los riesgos. La presidenta del Equipo de Gestión de la Misión (MMT) Linda Ham dijo que "La razón era pésima entonces y sigue siéndola". Ham y el director del programa espacial Ron Dittemore habían estado presentes en la reunión del 31 de octubre de 2002, en la que se tomó la decisión de continuar con los lanzamientos.
Los análisis posteriores al STS-107 revelaron que dos lanzamientos del transbordador anteriores (STS-52 y STS-62) también tuvieron pérdida de espuma de la rampa bípode que no fue detectada. Además, la rampa de espuma de la protuberancia de carga aérea (PAL) también había derramado piezas, y también hubo pérdidas puntuales de grandes áreas de espuma.
La misión STS-107 fue el lanzamiento del transbordador espacial número 113. Se había previsto que comenzara el 11 de enero de 2001, pero se retrasó 18 veces y, finalmente, se puso en marcha el 16 de enero de 2003, tras la misión STS-113. Sin embargo, la Junta de Investigación del Accidente del Columbia determinó que este retraso no tuvo nada que ver con el fracaso catastrófico.
Cerca de 82 segundos después de su lanzamiento desde el LC-39-A del Centro Espacial Kennedy, una pieza grande de espuma se desprendió del tanque externo (ET), golpeando los paneles de carbono-carbono reforzados del ala izquierda del Columbia. Como se ha demostrado por medio de experimentos en tierra realizados por la Junta de Investigación del Accidente del Columbia, es probable que esto creara un orificio de 15 a 25 cm de diámetro, lo que permitió que los gases calientes entrasen en el ala cuando el Columbia reingresaba en la atmósfera. En el momento de la falla de la espuma, la nave estaba a una altitud de unos 20 km, viajando a Mach 2,46 (840 metros por segundo).
La Misión STS-107 Columbia tuvo un periodo desde el 16 de enero al 1 de febrero de 2003. Esta misión de 16 días de duración estuvo dedicada a la investigación científica, a la cual se le destinó las 24 horas del día en dos turnos alternantes. La tripulación llevó a cabo y de manera exitosa cerca de 80 experimentos. El 1 de febrero se inició el reingreso a la atmósfera terrestre.
El 1 de febrero de 2003, el Centro de Misión esperaba un reingreso sin problemas mayores, repentinamente cuando el Columbia aún estaba a 60 km de altura y a 50 minutos del aterrizaje viajando a velocidad de 2,4 Mach, se empezaron a recibir una serie de lecturas anómalas de temperatura elevada de algunos de los sensores del ala izquierda del transbordador, específicamente de la zona delantera del cubo del tren de aterrizaje izquierdo, luego dejaban de emitir señal. Inicialmente estas anomalías no fueron consideradas como graves por los operadores del Centro de Misión, pero las sospechas apuntaban al ingreso de plasma al interior del ala izquierda en la zona del panel n.º 8, eso permitía el ingreso de gases ionizados a alta temperatura que afectaba los sensores de temperatura. La grabadora de datos del Columbia registró una desviación de la horizontalidad hacía el lado izquierdo. A 22 minutos del aterrizaje, se desprenden restos en la estela que deja el transbordador y a 18 minutos del aterrizaje los sensores de temperatura dejan de transmitir. Repentinamente, a 16 minutos del aterrizaje, el Centro de Misión deja de recibir datos del Columbia justo cuando se intentaba establecer una comunicación con su comandante. Testigos oculares observan que la estela del Columbia se fragmenta en varias partes.
La rampa bípode (teniendo lados izquierdo y derecho) fue diseñada originalmente para reducir los esfuerzos aerodinámicos alrededor de los puntos de unión bípode en el tanque externo, pero se comprobó que era innecesaria a raíz del accidente y fue retirada del diseño del tanque externo después de la misión STS-107. Más tarde también se eliminó otra rampa de espuma a lo largo de la línea de oxígeno líquido para evitar que fuera fuente de desechos de espuma, después de que análisis y pruebas complejas demostraron que este cambio era seguro.
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