L'accident de la navette spatiale est un accident astronautique survenu le au-dessus du Texas, durant lequel la navette spatiale Columbia de l'agence spatiale américaine la NASA, qui revient sur Terre à la fin de la mission STS-107, se désintègre lors de sa rentrée atmosphérique, détruisant le véhicule et causant la mort des sept astronautes à bord. C'est le second accident mortel de la navette spatiale après l'accident de Challenger en 1986, et le dernier en date de l'histoire du vol spatial habité.
La navette spatiale américaine est un véhicule spatial conçu dans les années 1970 pour être réutilisé et faciliter l'accès à l'espace. Après l'accident de Challenger en 1986, elle n'est plus utilisée que par la NASA. La mission STS-107 est un vol autonome de la navette emportant le Spacehab afin de réaliser des expériences scientifiques, en particulier en biologie, avec à bord cinq hommes et deux femmes : le commandant Rick Husband et le pilote William McCool, les spécialistes de mission David Brown, Kalpana Chawla et Laurel Clark, et les spécialistes de charge utile Michal Anderson et Ilan Ramon ; ce dernier est le premier astronaute israélien.
Durant le lancement le , un morceau de mousse isolante se détache après le décollage et vient frapper le bord d'attaque de l'aile gauche de la navette, endommageant le bouclier thermique qui la protège pendant la rentrée dans l'atmosphère. Lors de celle-ci le , à la fin de la mission, les gaz chauds pénètrent dans l'aile par cette zone et détruisent la structure interne de la navette, causant la perte de son contrôle d'attitude puis sa désintégration sous l'effet combiné des forces aérodynamiques et de la chaleur. L'essentiel des débris et des restes humains sont retrouvés le long d'un axe allant du nord du Texas au sud de la Louisiane.
Le , chargé de l'enquête, constate que les impacts de mousse sur le bouclier thermique de la navette sont un phénomène récurrent et bien connu de la NASA, qui les a normalisés et a jugé le risque faible. Après le décollage et pendant la mission, des ingénieurs ont soupçonné des dégâts inhabituels et cherché à obtenir des images de la navette en orbite par un satellite de reconnaissance, mais la direction de l'agence limite les investigations au motif que même si des dommages étaient découverts, rien ne pourrait être fait pour y remédier. Un message avertit l'équipage de l'anomalie mais minimise le risque associé.
L'accident confirme que la navette spatiale est dangereuse et ne peut être fiabilisée de façon satisfaisante, mais elle est indispensable à l'assemblage de la station spatiale internationale (ISS) qui vient de débuter. Les vols reprennent donc deux ans plus tard avec des mesures de sécurité drastiques, dont une inspection du bouclier thermique en orbite, une autre navette prête à secourir l'équipage (STS-3xx) et, à l'exception d'une mission d'entretien du télescope Hubble (STS-125), tous les vols partent vers l'ISS pour qu'elle puisse servir de refuge en cas d'urgence. La décision est cependant prise de mettre fin au programme une fois la station complétée en 2011, et par la suite la NASA abandonne le concept de l'avion spatial, trop vulnérable, pour revenir aux capsules tel le véhicule Orion.
Contexte Dans les spécifications initiales du lanceur, le comité de la NASA responsable de la sécurité de la navette avait clairement indiqué que le réservoir externe devait garder son intégrité afin de ne pas générer de débris de mousse ou autres éléments pouvant heurter la navette. Ces incidents constituaient des problèmes de sécurité qui devaient être résolus avant qu'un lancement ne soit autorisé. Cependant, durant l'exploitation du lanceur, la majorité des lancements de la navette ont enregistré des impacts de ces débris de mousse et des griffures sur les tuiles thermiques. Les ingénieurs ont donné le feu vert à la poursuite des missions en considérant que ces impacts étaient inévitables et sans solution. Ils considéraient que ces impacts ne représentaient pas un risque pour la sécurité des vols, ou qu'ils constituaient du moins un risque acceptable.
Durant la phase de décollage de la mission STS-112, deux lancements auparavant, un bloc de mousse isolante heurta le point d'ancrage inférieur du booster gauche sur le réservoir externe, causant un enfoncement de de largeur et de profondeur. Après la mission, ce problème fut analysé et il fut décidé de continuer le programme des lancements : « Le vol du réservoir externe est sûr et cet incident n'ajoute pas de nouvelles préoccupations (et sans risque supplémentaire) ». Ron Dittemore () et Linda Ham () participèrent à cette réunion, ainsi qu'à la revue d'incident pendant la phase orbitale du vol de Columbia (STS-113). Linda Ham déclara alors : « La conséquence n'était pas claire et ne l'est toujours pas… » . La mission STS-107 fut le de la navette spatiale. Elle fut retardée à au cours des deux ans qui s'écoulèrent entre la date de lancement initialement prévue du et la date de lancement effective le . Elle fut précédée par la mission STS-113 réalisée avec le lanceur Endeavour. Cette mission fut incluse dans le programme des vols à la suite des demandes du Congrès des États-Unis. Elle avait pour objectif de réaliser des expériences en micro-gravité ayant des débouchés potentiels commerciaux (module Spacehab) ainsi que le lancement du satellite Triana. Le satellite fut déprogrammé du fait de retards de financement et de construction. Il fut remplacé par un deuxième module d’expériences scientifiques FREESTAR, entraînant ainsi le report de la mission STS-107. Ces expériences n'avaient pu être réalisées à bord de la station spatiale internationale (ISS) à cause des travaux de construction et de la limitation des équipages embarqués.
La maintenance de la navette spatiale Columbia, prévue avant la mission STS-107, avait pris six mois de retard sur le planning initial. Ayant une priorité plus faible que la réparation du télescope spatial Hubble (STS-109) elle fut reprogrammée après celle-ci, sur la rotation suivante de la navette Columbia. Ceci décala la mission au .
Enfin, la découverte de fissures dans le système de distribution de propergol de la navette Atlantis, puis sur toutes les autres navettes, provoqua la mise en maintenance de toutes les navettes spatiales. Les réparations effectuées, il fut décidé que les missions à destination de l'ISS, pour sa construction ou son approvisionnement, étaient prioritaires (STS-112, STS-113). La mission fut reprogrammée pour le .
Le Bureau d'enquête sur l'accident de Columbia (, CAIB) a exclu toute relation entre ces retards et la destruction de la navette spatiale. Il a préconisé des modifications techniques et organisationnelles. Le programme navette spatiale a été arrêté pendant plus de deux ans après la catastrophe, un retard comparable à celui résultant de la catastrophe de Challenger. En conséquence, la construction de l'ISS fut suspendue. Le réapprovisionnement de la station par des navettes, reprit vingt-neuf mois plus tard (STS-114). La rotation des équipages reprit quarante et un mois plus tard (STS-121). Durant ce laps de temps, l'ISS fut maintenue en condition opérationnelle uniquement par l'Agence spatiale fédérale russe.
Les principales modifications apportées aux missions suivantes comprenaient : une inspection visuelle approfondie du bouclier thermique de la navette (TPS) à l'issue de la phase d’ascension ; la mise en place d'une navette de secours avec son équipage au cas où des dommages irréversibles auraient été constatés ; l'abandon de toutes les missions n'ayant pas pour destination l'ISS, celle-ci pouvant servir de poste de secours pour l'équipage. Une seule dérogation fut admise à cette règle afin de réparer Hubble (STS-125).
Équipage vignette|Photo de l’équipage avant la mission STS-107.
Rick D. Husband, commandant. Colonel de l'US Air Force et ingénieur mécanique. Il participa, en tant que pilote, à la mission STS-96 à bord de Discovery (premier amarrage à la station spatiale internationale). William C. McCool, pilote. Capitaine de frégate à l'US Navy. Première mission sur la navette spatiale américaine. David M. Brown, spécialiste de mission. Capitaine à l'US Navy, pilote et médecin militaire. Première mission sur la navette spatiale américaine. Il travailla à plusieurs expériences scientifiques. Kalpana Chawla, spécialiste de mission. Ingénieur aérospatial. Elle participa, en tant que spécialiste de mission chargé du bras robotisé à la mission STS-87 à bord de Columbia. Laurel B. Clark, spécialiste de mission. Capitaine de frégate à l'US Navy et médecin militaire. Première mission sur la navette spatiale américaine. Elle travailla à plusieurs expériences biologiques. Michael P. Anderson, commandant de charge utile. Lieutenant-colonel à l'US Air Force, pilote et scientifique. Il avait la charge de la partie scientifique de la mission. Il participa, en tant que spécialiste de mission, à la mission STS-89 à bord de Endeavour. Ilan Ramon, spécialiste de charge utile. Colonel de la Force aérienne et spatiale israélienne, pilote de chasse et premier astronaute israélien.
Causes de l'accident Causes directes vignette|gauche|upright|Columbia au décollage pour sa dernière mission. Le bipied entre le réservoir externe et le nez de la navette est visible sur cette photo Vidéo du lancement en téléchargement..
vignette|Panneaux en matériaux composites à base de graphite renforcé par de la fibre de carbone retirés de l'aile de la navette Atlantis et utilisés dans un test de collision avec de la mousse isolante lors de l'étude des causes de l'accident de Columbia.
Au bout de après le lancement, un morceau de la mousse d'isolation thermique, d'environ pesant , s'est détaché du réservoir externe.
Cette mousse isolante permet de garder les contenus du réservoir, LOX (Oxygène Liquide) à et LH2 (Hydrogène Liquide) à . Cette isolation en conjonction avec d'autres dispositifs, est censée éviter le réchauffement du carburant ainsi que la formation de glace sur le réservoir, laquelle pourrait alourdir la navette et aussi être dangereuse en se détachant. Ce morceau de mousse était localisé sur la partie gauche du bipied à l'avant de la navette (voir photo de gauche).
La navette se trouvait à une altitude d'environ , et se déplaçait à soit . La mousse isolante s'est détachée avec cette vélocité puis, étant peu dense, elle fut ralentie par les frottements de l'air pour atteindre la vitesse de . La navette Columbia, ayant poursuivi sa course à la même vitesse, a percuté le débris avec une vitesse de l'ordre de relativement au bord d'attaque de l'aile gauche.
Ce bord d'attaque est constitué de panneaux en matériaux composites à base de graphite renforcé par de la fibre de carbone (RCC). Ce matériau résiste à des pressions de et des températures de . Le choc avec l'isolant a créé un trou dans le bord d'attaque de l'aile ou dans les tuiles adjacentes du système de protection thermique de la navette. Comme l'ont montré les expériences réalisées au sol par le CAIB (voir photo de droite), cette collision a créé un trou de de diamètre.
Destruction au cours de la rentrée dans l'atmosphère thumb|left|L'équipage de Columbia lors de la rentrée dans l'atmosphère.
La navette devait atterrir à au centre spatial Kennedy près de Cap Canaveral. Cette chronologie utilise deux désignations des temps distinctes : Heure basée sur le fuseau horaire de la Floride : HNE ; Temps en secondes depuis l'instant où la navette a dépassé le point de mission EI () ou Interface d'entrée. Ce point EI correspond à une altitude de (EI+000) il est arbitrairement considéré comme le moment où l'orbiteur entre dans l'atmosphère discernable. Il fut franchi à HNE au-dessus de l'océan Pacifique.
Chronologie avant le franchissement du point EI