コロンビア号空中分解事故（コロンビアごうくうちゅうぶんかいじこ）は、2003年2月1日、アメリカ合衆国の宇宙船スペースシャトル「コロンビア号」が大気圏に再突入する際、テキサス州とルイジアナ州の上空で空中分解し、7名の宇宙飛行士が全員犠牲になった事故である。コロンビアは、その28回目の飛行であるSTS-107を終え、地球に帰還する直前であった。
原因等の概説 事故原因は、発射の際に外部燃料タンク（External Tank, ET）の発泡断熱材が空力によって剥落し、手提げ鞄ほどの大きさの破片が左主翼前縁を直撃して、大気圏再突入の際に生じる高温から機体を守る耐熱システムを損傷させたことだった。コロンビアが軌道を周回している間、技術者の中には機体が損傷しているのではないかと疑う者もいたが、NASAの幹部は仮に問題が発見されても出来ることはほとんどないとする立場から、調査を制限した。
NASAによるシャトルの元々の設計要件定義では、外部燃料タンクから断熱材などの破片が剥落してはならないとされていた。従って、シャトルが破片で損傷するような事態は、本来はそもそも発射が許可される前に解決されていなければならない安全上の問題である筈だった。しかしながら、技術者たちは破片が剥落し機体に当たるのは不可避かつ解決不能と考えるようになったので、破片の問題は安全面で支障を及ぼさないかもしくは許容範囲内のリスクであるとして、発射はしばしば許可された。大半の打ち上げにおいて剥落した断熱材の衝突による耐熱タイルの損傷が記録されていた。
2つ前の打ち上げであるSTS-112においては、断熱材の塊が外部燃料タンクのバイポッド・ランプから剥落し、左側の補助固体燃料ロケット（SRB） の後尾付近にある SRB－外部燃料タンク間の接続リングを直撃して、幅4インチ深さ3インチの凹みを発生させた。そのミッション後に状況は調査されたが、NASAは破片問題について「外部燃料タンクは安全に飛行可能であり、新たな問題（やリスクの増大）はない」 としてこれを容認する判断を示した。この判断は後にコロンビア号が軌道上に居た間にも再検討され、ミッション管理班 （MMT） 議長のは「当時も今も（危険性の）根拠は乏しい」としてこれを追認した。ハムの他にシャトル計画責任者であるも2002年10月31日の会議に参加しており、その場でこの打上決行が決定された。
STS-107が大気圏に再突入した際、損傷箇所から高温の空気が侵入して翼の内部構造体が破壊され、急速に機体が分解した。事故後にテキサス州、ルイジアナ州、アーカンソー州で行われた大規模な捜査により、搭乗員の遺体と機体の残骸が多数回収された。
シャトルの113回目の飛行であるSTS-107は、2001年1月11日に打ち上げられる予定だったが、2年間に18回も延期され、実際に発射されたのは2003年1月16日のことであった（そのため、この前の飛行計画の番号はSTS-113となっている）。最後の遅延の原因は、発射予定日の2002年7月19日の1か月前に燃料供給システムに亀裂が発生したことであったが、コロンビア号事故調査委員会（Columbia Accident Investigation Board, CAIB）は、このことがその6か月後に発生した惨事に直接の影響を与えたことはないと断定している。
CAIBはNASAに対し、技術および組織的運営の両面における改善を勧告した。シャトルの飛行計画はこの事故の影響で、チャレンジャー号爆発事故の時と同様に2年間の停滞を余儀なくされた。国際宇宙ステーション（International Space Station, ISS）の建設作業も一時停止され、STS-114で飛行が再開されるまで物資の搬送は29か月間、飛行士の送致はSTS-121が発射されるまで41か月間、完全にロシア連邦宇宙局に頼ることとなった。
搭乗員
機長：リック・ハズバンド（Rick D. Husband）。 空軍大佐、機械工学者。STS-96では国際宇宙ステーションとのドッキング作業を行った。 軌道船操縦士：ウィリアム・マッコール（William C. McCool）。 海軍中佐。 搭載物指揮官（ペイロード・コマンダー）： マイケル・アンダーソン（Michael P. Anderson）。 空軍中佐、物理学者。化学実験を担当。 搭載物担当技術者（ペイロード・スペシャリスト）：イラン・ラモーン（Ilan Ramon）。 イスラエル空軍大佐。イスラエル人初の宇宙飛行士。 搭乗運用技術者（ミッション・スペシャリスト）：カルパナ・チャウラ（Kalpana Chawla）。インド出身の航空宇宙工学者。今回が2度目の飛行。 搭乗運用技術者： デイビッド・ブラウン（David M. Brown）。海軍大佐、軍医。数多くの科学実験を担当。 搭乗運用技術者：ローレル・クラーク（Laurel Clark）。海軍大佐、軍医。数多くの生体実験を担当。
機体を直撃した断熱材の破片
コロンビア号がケネディ宇宙センター39番発射台を飛び立ってからおよそ82秒後、外部燃料タンク（ET）からスーツケースほどの大きさの断熱材の破片が剥落し、左側主翼の強化カーボン=カーボン（Reinforced Carbon-Carbon, RCC）の耐熱保護パネルを直撃した。後にコロンビア号事故調査委員会（CAIB）が行った実験によれば、これによってパネルには直径15 - 20センチメートルの穴が開き、大気圏再突入の際に高温の空気が翼の構造内に入り込むことになった。なお、この時の軌道船の高度はおよそ66,000フィート（20キロメートル）で、速度はマッハ2.46（秒速840メートル、時速3,024km）であった。
左側バイポッド・ランプは全体が発泡断熱材（Spray-On Foam Insulation, SOFI）で作られている1メートルほどの大きさの部品で、金属部分を覆うものである。断熱材それ自体は機体を支持する構造物とは見なされておらず、また空力負荷に耐えられるものであることを要求されている。このような特殊な性質のために、ランプを取りつけたり点検したりする作業は専門の技術者でなければ行ってはいけないことになっている。ETは燃料の液体水素や酸化剤の液体酸素を充填した際、空気中の水蒸気が凝固して氷となって表面にこびりつき、それが離陸の時の衝撃で落下して機体を傷つけることのないよう、全体がオレンジ色の断熱材で覆われている。バイポッド・ランプ（左側と右側に2つある）はそもそもはETと軌道船の接続部分の空力負荷を減少させるために設計されたものだが、事故後に行われた実験で必要ないことが証明されたため、STS-107後の飛行からは取り除かれることになった（ET外壁に設置されている液体酸素供給管の断熱材も破片の剥落の大きな原因になっていたが、複合的な実験や分析の結果、無くても安全であることが明らかになったため取り除かれた）。
バイポッド・ランプの断熱材は、これ以前のSTS-7（1983年）、STS-27（1988年）、STS-32（1990年）、STS-50（1992年）、STS-52（1992年）、STS-62（1994年）などの飛行で、一部または全部が脱落するのが何度も目撃されてきた。また空力負荷突起（Protuberance Air Load, PAL）ランプの断熱材も同様にはがれ落ちたり穴が開いたりするのが観測されてきた。少なくともある1回の剥落では機体に深刻な損傷はなかった。いつしかNASAはこの現象を「剥落流」と呼び、シャトルの飛行につきものの現象であると見なすようになった。チャレンジャー号事故で最終的に大惨事を招くことになったOリングの欠陥の問題と同様に、これらの現象についてNASA幹部の間ではそれまで重大な結果が発生せずに来たことから慣れが生じた。社会学者ダイアン・ヴォーン（Diane Vaughan）は、チャレンジャー号の発射決定過程に関する著書の中で、この現象を「逸脱の標準化（normalization of deviance）」と呼んだ。
STS-107の打ち上げを撮影したビデオは、通常通り2時間後に検査されたが、何ら異常は見受けられなかった。翌日、夜間に現像されたより高解像度のフィルムにより、破片が左翼に衝突し、シャトルの耐熱材が損傷を受けた可能性が明らかになった。しかしこの時点では、追跡映像の解像度が足りず衝突箇所の特定には至っていない。
飛行の危機管理 チャレンジャー号事故の際の危機管理シナリオと同様に、NASA の管理機構は技術陣の懸念と安全性との関連を正しく認識できなかった。2つ例を挙げれば、まず損傷有無を調べるために映像が欲しいという技術陣からの依頼を真面目に取り合わず、次に技術陣からの飛行士たちによる左翼の検査がどうなっているかという照会にも答えなかった。技術陣は国防総省に対し正確な損傷評価のために軌道上のシャトルを撮影するよう 3回にわたって要求した。それらの写真で損傷を把握できる保証は無かったが、有意味な検査を行える程度の解像度で撮影を実施する能力自体は存在していた。しかし、NASAの管理機構は依頼を真面目に取り合わず、国防総省への支援要請を中止した。 事故調査委員会は、事故後の報告書にて、国家画像地図局との協定を変更し、軌道周回中の機体撮影を標準要求にするよう勧告している。
リスク評価の過程全般を通じて、NASAの上層部は熱保護システム（Thermal Protection System, TPS）に損傷が発見されたところで何も打つ手はないと信じていたため、調査の迅速性や徹底性、不測の事態への対処方針など、何事につけても態度が甘かった。彼らは、各種パラメータを考慮した仮想シナリオ研究を行うことにしたが、これは未来事象のリスク確率評価に適したものであって、具体的な損傷を検査し評価しようとはしなかった。調査報告書は、この件に関して特にリンダ・ハム （:en:Linda Ham） 飛行計画総合監督官の態度を問題として取り上げている（リンダ・ハムは、調査報告書公表後、降格され、スペースシャトルプロジェクトから外される配置換えを受けたがその後復帰した）。
リスク評価のほとんどは、熱保護システムに関して予想される損傷如何にかかっていた。これは大別して2つに分けられる。1つ目は主翼下面に貼られているシリカ製タイルの損傷であり、2つ目は強化カーボン＝カーボン（RCC）製の主翼前縁パネルの損傷である（シャトルの熱保護システムには3つ目の構成要素として断熱シートがあるが、通常は損傷予測の対象にはならない。断熱シートの損傷評価は何か問題が起きて初めて実施されるもので、実際に少なくとも一度、コロンビア号喪失後の飛行再開ミッションの後で実施された）。
耐熱タイルと RCC の損傷を評価するため、損傷予測ソフトウェアが使用された。タイルの損傷を評価するツールは「クレーター」という名前だったが、数人の NASA 関係者がマスコミに語ったところでは、これは実際にはソフトではなく、過去の飛行データを元に作られた統計ワークシートのようなものだった。クレーターは、もし耐熱タイル付近が直撃された場合は複数のタイルが貫通されるという予測を出したが、NASA 技術陣はこの結果を軽視した。結果を見ると、そのモデルでは小さな投射物が衝突した場合の損傷は過大に評価される傾向があったので、それよりも大きな吹き付け式発泡断熱材 （SOFI） が直撃した場合の予測も同様に過大に出るのだろうと技術陣は考えた。このときに RCC の損傷予測に使われたプログラムは、紙巻タバコ一本程度の大きさの氷の衝突を想定しており、より大きな SOFI の衝突は考慮していなかった。この当時までは、RCC パネルに損傷を与える可能性があると考えられていたのは氷だけだったためである。ソフトウェアの予測結果では、SOFI が RCC に衝突する予測経路 15通りのうちの 1つにおいて、氷の塊によって RCC パネルが完全に貫通された。電子メールのやり取りの中で、NASA 幹部は SOFI の密度が低いことを以て、予想被害を割引いて考える根拠として良いか尋ねた。SOFI の素材が伝えるエネルギー量について技術的な懸念があったにもかかわらず、NASA 幹部は結局RCC パネルの予想被害を完全な貫通からパネル表層への僅かな損傷に引き下げる見方を受け容れた。
結局のところ、NASA の計画管理者たちはこの衝突が安全を脅かす状況だったと示す証拠は不十分だと考えたので、破片衝突を「ターンアラウンド」事象（＝帰還後の次回打ち上げスケジュールに影響を与えるが、現在の飛行には影響を与えない事象）と宣言し、国防総省による写真撮影を求める依頼を却下した。
空中分解 事故の経過を以下に記す。コロンビアは、予定では午前9時16分（米東部標準時）に着陸するはずであった。 2003年2月1日（土曜日）午前2時30分、飛行管制室の帰還担当チームが活動を開始した。 管制室は発射時に左翼で発生した破片の衝突について何も関心を示すことはなく、通常の飛行時と全く同じ手順を踏んで帰還のための作業を開始した。また気象予報士が、シャトル専用訓練機のパイロットの報告に基づいてケネディ宇宙センター周辺の天候を予測した。 午前8時00分、管制センターのレロイ・ケイン（LeRoy Cain）帰還担当司令官が、管制室の担当官たちに帰還のためのロケットの逆噴射を行ってもよいかどうかを問うた。 この時点で気象条件は基準どおりのもので、すべての機器は正常であった。 午前8時10分、宇宙船通信担当官（Capsule Communicator, CAPCOM）が搭乗員たちに逆噴射の準備をするよう指示を送った。 午前8時15分30秒、ハズバンド船長とマッコール飛行士が2機の軌道操縦システム（Orbital Maneuvering System, OMS）ロケットに点火し、逆噴射を開始した。 このとき軌道船はインド洋の上空282kmを、機尾を前方に向け裏返しになった姿勢で飛行していた。逆噴射が実行されたのは軌道255周目のことで、OMSを2分38秒間噴射し、機体を時速2万8,000km（秒速7.8km）から大気圏再突入に必要な速度に減速させた。逆噴射の間、飛行士たちにかかった加速度は0.1Gであった。噴射は全く問題なく終了し、ハズバンド船長は機体を右旋回させ、機首を前方に向け40度ほどの迎角をとり再突入用の姿勢を保持した。
午前8時44分09秒（EI+000）、太平洋上空高度約120kmで大気圏に再突入した。宇宙の大気圏の境界が明確でない以上再突入の開始時期も明確に定めることはできないが、以降はこの時刻を基準として「EI（Entry Interface, 突入境界時）+」と記述する。 コロンビアが宇宙空間から大気圏に降下する際、機体（特に主翼前縁）表面の温度は、6分間で約1,370℃に達する。この熱は、しばしば空気との摩擦によるものと説明されるが、正確には、90%以上が急激な空気の断熱圧縮による温度上昇によるものである。 午前8時48分39秒（EI+270）、左主翼前縁に設置されたセンサーが、これまでのコロンビアの再突入で観測されたことのないような張力が機体構造の桁に発生するのを計測し始めた。 このデータは、民間旅客機のフライトレコーダーに相当する「機器補助データシステム（Modular Auxiliary Data System）」だけに記録されるもので、地上の管制官や飛行士のモニター上には表示されなかった。 午前8時49分32秒（EI+323）、コロンビアは予定されていたプログラムに従い、機体をわずかに右に旋回させた。速度はマッハ24.5（30,012.5km/h、8.34km/s）であった。 機体にかかる熱や降下率を制御するため、軌道をわずかに蛇行させる操作を開始した。 午前8時50分53秒（EI+404）、降下中、熱負荷が最大になる10分間に突入した。速度マッハ24.1（29,522.5km/h、8.20km/s）、高度24万3,000フィート（74km）。
午前8時52分00秒（EI+471）、カリフォルニア州西海岸まで約480kmの地点に到達。 通常の飛行では、この時点で主翼前縁の温度は1,450℃に達する。 午前8時53分26秒（EI+557）、カリフォルニア州西海岸のサクラメント上空を通過。速度マッハ23（28,175km/h、7.83km/s）、高度23万1,600フィート（70.6km）。
通常の飛行では、この時点で主翼前縁の温度は1,540℃に達する。 午前8時53分46秒（EI+577）、地上で見物していた人々の間でも異常が観測されはじめた。速度マッハ22.8（27,930km/h、7.76km/s）、高度23万200フィート（70.2km）。 再突入の様子を撮影していたアマチュアのカメラマンたちは、西海岸の払暁の空の中で軌道船の描く軌跡が突然明るくなるのを観測した。彼らは同じような現象がこの後の23秒間に4回発生するのを目撃し、機体に何か異常が発生したことがはっきり分かったと証言している。 午前8時54分24秒（EI+613）、地上のメンテナンス・機器・生命維持装置の担当官（MMACS, Maintenance, Mechanical, and Crew Systems）が飛行司令官に対し、左側主翼の油圧センサーの目盛が「下に振り切れて」いることを報告した。管制室では、この時点においてはすべての手順はまだ正常に進行していた。 目盛が「下に振り切れる」のは、計測される対象物の残量がセンサーの検知能力の下限に達していることを示すが、そのような状態はしばしば対象物が実際に失われることよりも、センサーが故障した（内的または外的要因によって機能を停止した）ことによって発生するものである。 帰還担当チームは、センサーの表示に関する討議を継続した。 午前8時54分25秒（EI+614）、コロンビアはカリフォルニア州から ネバダ州の上空へと達した。速度はマッハ22.5（27,562.5km/h、7.66km/s）、高度は22万7,400フィート（69.3km）であった。 地上で観測していた人々は機体が閃光を発するのを目撃し、同様の現象はこの後の4分間に18回にわたって確認された。 午前8時55分00秒（EI+651）、再突入から11分近くが経過。通常の飛行では、主翼前縁の温度は1,650℃に達する。 午前8時55分32秒（EI+683）、ネバダ州を通過しユタ州上空に到達。速度マッハ21.8（26,705km/h、7.42km/s）、高度22万3,400フィート（68.1km）。 午前8時55分52秒（EI+703）、ユタ州を通過しアリゾナ州上空に到達。 午前8時56分30秒（EI+741）、アリゾナ州上空で、機体を右から左にわずかに旋回させる運動を開始した。 午前8時56分45秒（EI+756）、アリゾナ州を通過しニューメキシコ州上空に到達。速度マッハ20.9（25,602.5km/h、7.11km/s）、高度21万9,000フィート（67km）。 午前8時57分24秒（EI+795）、アルバカーキ北部を通過。 午前8時58分00秒（EI+831）、通常の飛行ではこの時点で主翼前縁の温度は1,580℃に低下する。 午前8時58分20秒（EI+851）、ニュー・メキシコ州を通過しテキサス州上空に到達。速度マッハ19.5（23,887.5km/h、6.64km/s）、高度20万9,800フィート（63.9km）。 この頃、耐熱タイルが機体からはがれ落ち始めた。テキサス州ラボック（Lubbock）の北西にあるリトル・フィールド（Littlefield）で回収されたタイルは、残骸の中で最も西の地点で発見されたものであった。 午前8時59分15秒（EI+906）、MMACSが飛行司令官に対し、左側降着装置のタイヤの圧力が2つとも失われていることを報告した。飛行司令官はCAPCOMに対し、管制室がタイヤの圧力の喪失について検討中であることと、飛行制御チームが最後の会話を聞き取れなかったことを乗組員たちに伝えるよう指示した。 午前8時59分32秒（EI+923）、機体の破壊に関する機長の発言が録音された。「了解、あー･･･（ここで録音が途絶える）」。これが管制室が飛行士と交わした最後の会話であり、また最後の録音であった。 午前8時59分37秒（EI+928）、機体の操縦に必要な油圧が完全に失われた。このとき操縦室内には警報音が鳴り響き、飛行士たちは深刻な事態が発生していることに気づいていたはずであった。 午前9時00分18秒（EI+969）、テキサス州ダラス周辺で、機体が無数の破片に分解し複数の飛行機雲が東に向かって尾を引いて行く光景が地上から目撃され、また録画された。管制室はこの時点では信号が送られてこなくなったことに対する懸念はあったものの、重大な事故が発生したことを自覚していなかった。午前9時00分18秒まで船内の気圧は正常で、乗組員はまだ意識があり事態に対処していた可能性がある。 午前9時05分、テキサス州中北部、特にタイラー付近の住人が、「ドーン」という衝撃音とともに微弱な振動を感じ、ダラス東部の快晴の空の中に破片が軌跡を描いていくのを目撃したと報告した。 午前9時12分39秒（EI+1710）、シャトルが空中分解したという報告を受け、飛行司令官は緊急事態（機体が喪失したことを意味する）を宣言し、破片が飛散した地域の捜索救助隊に協力を依頼した。また彼は地上指揮官（Ground Controller, GC）に対し、「GC、こちら管制室。すべての出入り口を閉鎖せよ」と命じた。2分後、管制センターは緊急時対応を実施し、すべての人間は管制室に出入りすることが許されなくなった。また飛行司令官は後の調査のためにすべての飛行データを保存した。
大統領の反応
第43代合衆国大統領ジョージ・W・ブッシュは事故の一報を受け、滞在していたキャンプ・デービッドからホワイトハウスに移動。事故原因の究明を指示し、東部標準時14時04分、全米に向けてテレビ演説を実施。「本日、我が国に大きな悲しみをもたらす痛ましい出来事が起こりました。コロンビア号が失われたのです。生存者は1人もおりません」との声明を発表した。しかしながらブッシュは、「彼らが命を失うことになった宇宙への旅は、今後も続くのです」と、この事故に関わらずアメリカは宇宙開発計画を継続することを誓った。
この演説は1986年1月28日のチャレンジャー号爆発事故発生時に、当時の大統領ロナルド・レーガンが行った追悼演説を踏まえたものである。
日本時間2月2日午前7時台に放送された『NHKニュースおはよう日本』にて日本放送協会ワシントン支局の手嶋龍一支局長（当時）は、この演説を、「イラク戦争を前にした中で、米国民の結束を乱したり自信を失う事のない様、配慮したもの」と報じたNHKニュースおはよう日本 2003年2月02日|番組表検索結果詳細|NHKクロニクル - 日本放送協会。
残骸の回収 飛行士の遺体を含む残骸は、テキサス州東部の過疎地からルイジアナ州西部およびアーカンソー州南西部に至るまでの2,000ヶ所以上の地域で発見され、特にダラスから南東へ約290km離れたナカドーチェスで回収された物が多かった。事故発生から1か月間、かつてないほどの大規模な捜索が行われた。NASAは国民に対し、残骸の中には姿勢制御用ロケットエンジン燃料のヒドラジンなど猛毒の有害物質もあるので決して手を触れてはいけないこと、発見した場合は直ちに地元の警察・消防や政府機関に報告すること、また許可を得ない者が勝手に私有した場合は処罰されることなどを警告した。破片は広範囲に飛散したため、多数のアマチュア無線家がボランティアとして参加し、通信連絡を支援した。
微生物学者のキャシー・コンリー（Cassie Conley）は、無重力が生体に与える影響を調査するためC.エレガンス（Caenorhabditis elegans）と呼ばれる、成虫で1mmほどになる線虫をシャーレに入れ、アルミニウムの容器で密封してコロンビアに搭載した。それらは再突入時の熱や地表に激突した際の衝撃にも耐え、事故から数週間後に回収され、2003年4月28日まで生息していたことが確認されたWorms Survive Shuttle Disaster Fall 2003。
捜索隊のパイロット、ジュールス・F・マイアーJr（Jules F. Mier Jr.）と航空専門家のチャールズ・クレネック（Charles Krenek）は、捜索活動中にヘリコプターの衝突事故で死亡した。この事故では、他に3名の重軽傷者が出た。
テキサス州の数名の住人は残骸を発見したもののNASAの警告を無視し、インターネットオークションのeBayで競売にかけようとした。開始価格は1万ドルであった。このオークションは即座に中止されたが、コロンビアのプログラムや写真・破片などの「商品価格」は事故後に瞬く間に跳ね上がり、「コロンビア関連商品リスト」なるものまでが作り出された。不法に取得された残骸を回収するために3日間の猶予期間が与えられ、数百個の破片が提出されたが、およそ4万個以上のものは未だに行方不明である。回収された残骸の中で最大のものは、着陸脚、窓枠、機首のノーズ・コーン（Nose Cone）などである。
2008年5月9日、コロンビアに搭載されていたコンピューターのディスクドライブに記録されていたデータが残っていたことが公表された。これは剪断応力の特性についての実験データを保存したもので2009/7/18日時点でのアーカイブ、340MBのドライブのうち一部は破損していたものの、データを保存していた部分は無傷であった。
2011年7月、旱魃（かんばつ）のため水位が低下したテキサス州東部のナコドチェス湖北部の地点から、機体に電力と水を供給していた直径約1.2メートルのタンクが泥に覆われた状態で見つかり、同月29日、NASAに連絡があった。同8月、回収される。とその周辺では事故直後にも機体の破片などが見つかっている。
機体搭載ビデオ
回収された残骸の中に、再突入開始時に飛行士が撮影したビデオテープの映像があった。15分ほどの映像の中では、飛行士たちは互いにジョークを交わしながら正常に手順をこなしており、異常が発生したような兆候は何一つうかがえなかった。
画像には操縦席にいる飛行士たちが手袋をはめ、前方の窓の外に見えるプラズマの火炎（再突入時に起きる、通常のできごとである）を撮影するためにカメラを手渡すところなどが映されていて、機体が崩壊する約4分前で終了していた。
通常の飛行では撮影は本来、着陸するまで続けられるはずで、スコット・アルトマン（Scott Altman）飛行士がウェブ上で語ったところによれば、「テープの残りの部分は事故により消失したのだ」という。
初動捜査 NASAのシャトル運営管理官は、「計器が最初に示したのは左主翼の温度計と油圧系が失われたことで、続く数秒あるいは数分のうちに、左主脚タイヤの圧力消失や構造部の過熱など、問題が続けて発生した」と報告した。データ破損のために初めは放置されていた31秒間分のテレメトリデータを後に解析したところ、シャトルはどうにか方向を維持しようと悪戦苦闘しており、最後は姿勢制御システムを最大推力で噴射していた。
調査では、最も初期から断熱材の衝突が注目されていた。離陸の際に氷や破片が衝突して機体に損傷を負わせることは既に知られており、特に STS-45やSTS-27、STS-87などでこれまでにも既に起きていた。コロンビア号の喪失後、NASA当局は剥落の原因は恐らく製造不良にあると結論し、断熱材を欠陥なく装着するようルイジアナにあるの従業員を再訓練した。