コロンビア号空中分解事故
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°C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°C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状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。
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。
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。
CAIBは、もしNASAが直ちに行動していれば、リスクは高いながらも救出策を実行することは可能だったと断定した。この場合2つの案が考えられ、1つは当時発射準備作業中であったアトランティスで救出に向かうものであり、もう1つは船外活動(EVA)によって破損した左主翼の熱保護システムを修復するというものである。CAIBによれば、いずれもNASAが即時に決断していれば実行可能なものであった。
シャトルの発射準備には相当な期間が必要とされ、またいったん宇宙に行ってしまえば軌道を周回している間に使用する消耗品(電力・水・空気など)の量には限りがあるため、通常は救出用のシャトルを打ち上げることは不可能である。しかしながらこの時はアトランティスが3月1日発射予定のSTS-114に向けて準備に入っていたし、またコロンビアも国際宇宙ステーション建設調査のための軌道滞在期間延長機器(Extended Duration Orbiter package)を搭載していた。このためCAIBは、コロンビアは最長で2月15日までは軌道に滞在することが可能であったとし、またNASAの調査官もアトランティスは安全項目の点検をおろそかにすることなく2月10日までには発射を行うことができたとした。従ってもし何も問題が発生しなければ、5日間の余裕を持って飛行士の救出が可能だったということになる。
またNASAは飛行士がEVAによって破損箇所を修理する方法も、修復用素材の復元力が不確実であるためにリスクは高いとしながらも、行うことは可能であったとした。