Musibah Pesawat Ulang Alik Columbia adalah kecelakaan mematikan dalam rangka program Pesawat Ulang Alik Amerika Serikat yang terjadi pada 1 Februari 2003. Selama misi STS-107, Pesawat Ulang Alik Columbia hancur saat memasuki kembali atmosfer di atas negara bagian Texas Louisiana. Peristiwa tragis ini menewaskan ketujuh astronot yang berada di dalam pesawat ruang angkasa. Ini merupakan misi Pesawat Luar Angkasa kedua yang berakhir dengan musibah, setelah Musibah Challenger 17 tahun sebelumnya, pada 1986, yang menewaskan ketujuh anggota awak selama pendakian.

Misi tersebut, yang dikenal sebagai STS-107, merupakan penerbangan ke-28 pengorbit dan penerbangan ke-113 armada Space Shuttle. Misi ini berlangsung setelah bencana Challenger, yang merupakan penerbangan ke-88 sejak insiden tersebut. Fokus utama dari misi ini adalah melakukan penelitian di berbagai bidang, terutama di dalam modul yang ditempatkan di dalam pesawat ulang-alik. 

Selama peluncuran, sebuah fragmen busa isolasi terlepas dari tangki luar Pesawat Ulang Alik dan menabrak ubin sistem perlindungan termal di sayap kiri pengorbit. Peluncuran sebelumnya juga pernah mengalami kejadian serupa, yaitu pelepasan busa, yang mengakibatkan kerusakan mulai dari yang kecil hingga berpotensi menimbulkan bencana. Namun, beberapa insinyur menduga bahwa kerusakan pada sayap Columbia lebih parah. 

Sebelum masuk kembali, para manajer NASA telah membatasi penyelidikan karena mereka yakin bahwa para kru tidak akan mampu mengatasi masalah tersebut meskipun sudah dikonfirmasi. Ketika Columbia memasuki kembali atmosfer Bumi, kerusakan memungkinkan gas yang sangat panas dari atmosfer menembus perisai panas dan menghancurkan struktur sayap internal. Hal ini menyebabkan pengorbit kehilangan stabilitas dan akhirnya pecah.

Setelah bencana Columbia, operasi penerbangan pesawat ulang-alik ditangguhkan untuk jangka waktu lebih dari dua tahun, mirip dengan penangguhan yang terjadi setelah bencana Challenger. Pembangunan Stasiun Luar Angkasa Internasional (ISS) dihentikan sementara hingga penerbangan dilanjutkan pada Juli 2005 dengan STS-114. NASA menerapkan berbagai perubahan teknis dan organisasi untuk misi-misi berikutnya.

Salah satu perubahan yang signifikan adalah penambahan inspeksi di orbit untuk menilai kondisi sistem perlindungan termal pengorbit (TPS) setelah pendakian. Inspeksi ini bertujuan untuk menentukan apakah TPS mengalami kerusakan. Selain itu, misi penyelamatan yang telah ditetapkan tetap siaga jika terdeteksi kerusakan yang tidak dapat diperbaiki, untuk memastikan keselamatan kru.

Kecuali misi yang didedikasikan untuk memperbaiki Teleskop Antariksa Hubble, semua misi Pesawat Ulang-Alik berikutnya secara khusus ditujukan untuk ISS. Hal ini memungkinkan kru untuk menggunakan ISS sebagai tempat perlindungan jika pengorbit mengalami kerusakan, yang akan membahayakan pendaratan kembali dengan aman. Setelah ISS selesai, pengorbit yang tersisa dipensiunkan dari layanan.

Latar belakang

Pesawat Ulang Alik 
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.

Referensi

Peristiwa 2003
Musibah Pesawat Ulang Alik