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对航天飞机哥伦比亚号悲剧的调查仍在继续，迄今为止，已报告当局从德克萨斯州中部到路易斯安那州西部的地点发现了数千块碎片。每一块碎片都将帮助调查人员拼凑出航天飞机在星期六早上返回地球时发生的事情，当时的天气条件可以说是完美的着陆条件。
最早的故障迹象在美国东部标准时间九点前八分钟到达NASA的任务控制中心，当时哥伦比亚号机身左侧的传感器记录到一个温度峰值。几分钟后，在航天飞机的左侧检测到总计 60 度的温度升高，这明显高于右侧记录的升高。几分钟后，控制系统开始倾斜哥伦比亚号，显然是为了响应在航天飞机左侧检测到的阻力增加。来自左侧的异常数据引起了人们对航天飞机发射期间发生的事件的关注：来自外部燃料箱的一块泡沫绝缘材料在大约升空 80 秒后击中了哥伦比亚号的左翼。一种主要的理论认为，大约 2.7 磅重的碎片撞击可能损坏了航天飞机的耐热瓦。
“我们在为期 16 天的任务期间进行的所有分析使我们得出结论，不存在‘操作安全’方面的考虑，这是飞行工程师在那段时间内都确定的，”美国宇航局局长肖恩·奥基夫说。“话虽如此，我们并没有排除这种可能性。调查小组正在研究该理论以及许多其他理论。” 除了美国宇航局的内部审查小组外，还任命了一个独立的调查委员会来调查这场灾难。与此同时，所有航天飞机计划都被搁置了。在 1986 年挑战者号爆炸事件发生后，又过了两年多另一架航天飞机才起飞。