STS-107：2003年哥伦比亚号科学飞行与返航失事

STS-107是哥伦比亚号航天飞机于2003年执行的科学研究任务。它搭载七名宇航员，在近地轨道开展生命科学、燃烧、材料及地球观测实验，原定飞行约16天。任务于1月16日发射，却在2月1日返回途中失事，七名机组成员全部遇难。

美国国家航空航天局在1997年把STS-107列为研究舱飞行，次年进一步确定其多学科研究方向。其间，载荷变动、哥伦比亚号检修延长，以及主发动机推进剂管路内衬裂纹导致的机队停飞，使日程多次调整。国际空间站组装与乘员轮换任务优先执行，也把这次独立研究飞行推迟到2003年。

参考：[1] [2]

指令长里克·赫斯本德、驾驶员威廉·麦库尔与载荷指令长迈克尔·安德森，和任务专家戴维·布朗、卡尔帕娜·乔拉、劳雷尔·克拉克，以及以色列载荷专家伊兰·拉蒙共同执行任务。机组分成红、蓝两班，使实验能够昼夜运转；休斯敦飞行控制人员和地面研究团队负责支援。

货舱内的SPACEHAB双联研究舱通过通道与乘员舱相接，提供加压实验空间；后方的FREESTAR组合载荷容纳地球大气观测等仪器，延长飞行组件则支持较长时间的自主运行。此次任务没有空间站对接或舱外活动安排，研究主要在航天飞机及其载荷设备内进行。

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1月16日15时39分协调世界时，即佛罗里达州当地东部标准时10时39分，哥伦比亚号从肯尼迪航天中心39A发射台升空。这是该机第28次飞行，也是航天飞机计划实际执行的第113次任务。入轨后，它在约280千米高度、39度倾角的轨道开展观测。

机组进行了燃烧与水雾灭火、微生物培养、植物生长、人体生理及尘埃观测等实验。部分装置出现漏水或温度偏高，机组和地面人员调整工作程序，有些培养实验因温度问题提前终止。拉蒙负责的地中海以色列尘埃实验还把夜间观测窗口用于拍摄雷暴上方的瞬态发光现象。

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约阿夫·亚伊尔等研究者2004年发表的论文，分析了这项实验取得的红色精灵观测。仪器在飞行前完成标定，机组按雷暴预报调整航天飞机姿态和相机指向，再根据实际看到的闪电修正视场。

论文记载，相关观测在机上共录下583分钟影像，其中458分钟传到地面；剔除重复记录后，来自21个轨道圈次的有效资料为357分钟。影像中的精灵出现在约40至90千米高度，观测距离可达1600至2000千米。由此留存的定标影像，使这次飞行在失事后仍产生了可供分析的科学成果。

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发射后约82秒，外贮箱左侧双脚架支撑区域脱落的一块隔热泡沫击中左翼前缘。次日审查发射影像时，地面人员发现撞击并开展评估。工程人员希望取得在轨高分辨率影像，但请求没有落实；管理层把撞击主要视为返航后维修的问题，未据此改变返回安排。

2月1日，哥伦比亚号执行离轨操作，并于当地东部标准时8时44分09秒进入规定的再入界面。此后左翼温度、液压及轮胎压力相关信号陆续出现异常。8时59分32秒，休斯敦收到最后的乘员语音与遥测；9时00分18秒的地面影像已显示飞行器正在解体。原定9时16分左右在肯尼迪航天中心的着陆未能发生。

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哥伦比亚事故调查委员会认定，泡沫撞击破坏了左翼前缘防热系统，位置在第8号增强碳碳面板下半部附近。再入时，过热空气从破口进入，逐步熔损铝制结构；翼部承载能力下降，最终在气动力作用下发生失控和解体。

委员会同时追查了风险信息如何被处理：以以往飞行未出事故代替充分工程验证、部门之间沟通受阻，以及进度压力和安全监督独立性不足，都进入其因果分析。报告提出减少泡沫脱落、加强发射成像与在轨防热检查，并建立独立技术工程权威等建议，使事故调查延伸到航天飞机计划的组织运行。

参考：[1]