Jelaskan Latar belakang dari Musibah Pesawat Ulang Alik Columbia

Badan Penerbangan dan Antariksa Nasional AS (NASA) mengoperasikan pesawat ulang alik (space shuttle), sebuah pesawat luar angkasa yang sebagian dapat digunakan kembali. Penerbangan luar angkasa perdananya dilakukan pada April 1981  dan memiliki tujuan untuk melakukan penelitian saat berada di orbit, serta mengerahkan muatan komersial, militer, dan ilmiah.   Pesawat ulang-alik terdiri dari beberapa komponen saat diluncurkan, termasuk pengorbit yang menampung kru dan muatan, tangki eksternal (ET), dan dua pendorong roket padat (SRB).  Pengorbit adalah kendaraan bersayap yang dirancang untuk dapat digunakan kembali, diluncurkan secara vertikal dan mendarat sebagai pesawat luncur.

Sepanjang program Pesawat Ulang-Alik, total ada lima pengorbit operasional yang dibangun. Pengorbit pertama yang diberi peringkat ruang angkasa adalah Columbia, yang mengikuti kendaraan uji atmosfer yang dikenal sebagai Enterprise. Pengorbit ini memiliki kompartemen kru di mana kru terutama tinggal dan melaksanakan tugas mereka selama misi.   Sistem propulsi pengorbit mencakup tiga mesin utama Space Shuttle Main Engine (SSME) yang terletak di ujung buritan, yang memberikan daya dorong selama peluncuran.   Setelah berada di luar angkasa, kru menggunakan dua mesin Orbital Maneuvering System (OMS) yang lebih kecil yang dipasang di bagian belakang pesawat pengorbit untuk tujuan manuver.

Untuk melindungi pengorbit selama masuk kembali, pengorbit ini mengandalkan sistem perlindungan termal (TPS) yang berfungsi sebagai lapisan pelindung perendaman termal. Tidak seperti pesawat ruang angkasa AS sebelumnya yang menggunakan perisai panas ablatif, sifat pengorbit yang dapat digunakan kembali memerlukan perisai panas yang dapat digunakan beberapa kali.  TPS menghadapi suhu yang mencapai 1.600 °C selama masuk kembali, sambil memastikan bahwa suhu kulit aluminium pengorbit tetap di bawah 180 °C.

TPS terutama terdiri dari empat subsistem. Kerucut hidung dan tepi depan sayap mengalami suhu melebihi 1.300 °C dan dilindungi oleh bahan karbon-karbon yang diperkuat (RCC). RCC yang lebih tebal diimplementasikan pada tahun 1998 untuk mengurangi kerusakan akibat mikrometeoroid dan puing-puing orbital.  Seluruh bagian bawah pengorbit, bersama dengan permukaan bersuhu tinggi lainnya, dilindungi oleh insulasi permukaan hitam yang dapat digunakan kembali bersuhu tinggi. Insulasi permukaan suhu rendah yang dapat digunakan kembali berwarna putih menutupi area di bagian atas pengorbit untuk memberikan perlindungan pada suhu di bawah 650 °C. Insulasi permukaan yang dapat digunakan kembali digunakan untuk pintu ruang muatan dan bagian-bagian tertentu dari permukaan sayap atas, karena suhu di daerah tersebut tetap di bawah 370 °C.

Pada awal penerbangan pesawat ulang-alik, dua pendorong roket padat (SRB) dipasang pada tangki eksternal (ET) dan dinyalakan, memberikan daya dorong selama dua menit awal perjalanan.  Setelah SRB membakar habis bahan bakarnya, SRB melepaskan diri dari ET dan turun ke Samudra Atlantik dengan menggunakan parasut.  Tim penyelamat NASA menemukan SRB dan mengangkutnya kembali ke Kennedy Space Center, di mana mereka dibongkar dan komponen-komponennya digunakan kembali untuk penerbangan selanjutnya.

Selama peluncuran, pengorbit dan SRB terhubung ke ET, yang menyimpan bahan bakar untuk mesin utama pesawat ulang-alik (SSME).   ET terdiri dari tangki untuk hidrogen cair (LH2) yang disimpan pada suhu dingin -253 °C, dan tangki yang lebih kecil untuk oksigen cair (LOX) yang disimpan pada suhu -183 °C. ET ditutupi dengan busa isolasi untuk menjaga suhu rendah cairan dan mencegah pembentukan es di permukaan luar tangki. Pengorbit dihubungkan ke ET melalui dua umbilical di dekat bagian bawahnya dan bipod di dekat bagian atasnya.

Setelah bahan bakar di dalam ET habis, ia berpisah dari pengorbit dan masuk kembali ke atmosfer Bumi. Saat masuk kembali, ET akan pecah dan pecahannya akan jatuh dan mendarat di Samudra Hindia atau Pasifik.

Kekhawatiran mengenai tumbukan serpihan puing

Selama pengembangan pesawat ulang-alik, salah satu persyaratan utama untuk tangki eksternal adalah untuk memastikan bahwa tangki tersebut tidak menumpahkan serpihan yang berpotensi membahayakan pengorbit dan sistem perlindungan termalnya (TPS). Integritas komponen TPS sangat penting untuk keselamatan kru selama masuk kembali, karena ubin dan panel dirancang untuk menahan benturan kecil. Namun, selama penerbangan perdana pesawat ulang-alik, yang dikenal sebagai STS-1, pesawat pengorbit Columbia mengalami kerusakan yang disebabkan oleh busa yang menghantamnya selama peluncuran. Hantaman busa merupakan masalah yang berulang selama misi Pesawat Ulang-Alik, dengan 65 dari 79 peluncuran telah mendokumentasikan kejadian hantaman busa berdasarkan citra yang tersedia.