jobbra|bélyegkép|270px|A Challenger űrrepülőgép felbocsátása (videó) A Challenger-katasztrófa a floridai Cape Canaveralről indított Challenger űrrepülőgép 1986. január 28-án bekövetkezett megsemmisülése volt. Az STS–51–L küldetés keretében indított űrszerelvény 73 másodperccel az indítás után, 14 km-es magasságban katasztrófális műszaki hibát szenvedett el és felrobbant; a fedélzetén tartózkodó hét űrhajós, Greg Jarvis, Christa McAuliffe, Ronald Ervin McNair, Ellison Shoji Onizuka, Judith Arlene Resnik, Michael John Smith és Francis Richard Scobee életét veszítette. Ez lett volna a Challenger tizedik űrrepülése és ez volt az első olyan amerikai űrkatasztrófa, amely repülés közben következett be.
A katasztrófa fő oka az volt, hogy az indításra hidegben, fagypont alatti hőmérsékleten került sor. A későbbi vizsgálatok során arra a következtetésre jutottak, hogy az egyik oldalsó, szilárd hajtóanyagú gyorsítórakéta (SRB) egyik gumitömítése, az ún. O-gyűrű ezen körülmények között rugalmatlanná és a sérülésekre fogékonyabbá vált. A rakéta belsejében képződő forró gázok átégették, ez lángkifúváshoz vezetett, amely aztán érintette a külső üzemanyagtartályt, amely előbb kilyukadt, majd a hajtóanyag és az oxidálóanyag kiszabadult, belobbant, elpusztítva az egész űrszerelvényt. Az űrhajó pusztulását mégsem a hajtóanyag robbanása okozta, hanem az extrém módon megváltozott közegellenállási erők, amelyek a tartály megsemmisülése után messze a tervezési határérték feletti erővel hatottak a repülési pályáról letérő, irányíthatatlanná vált űreszközre. Az űrhajó az így fellépő erők hatására egyszerűen darabokra tört.
A felrobbant űrhajóról lényegében egy darabban leváló legénységi kabinban helyet foglaló űrhajósok a vizsgálatok adatai alapján nem a robbanáskor haltak meg, hanem a kabin Atlanti-óceánba csapódásakor, amikor a fellépő óriási lassulási erők túlélhetetlen körülményeket teremtettek. A kabin maradványait – benne a hét űrhajós holttestével – rengeteg más roncsdarabbal együtt a baleset után azonnal meginduló, széles körű kutató-mentő műveletek során összegyűjtötték. Felhozták őket az óceán mélyéről, vagy begyűjtötték a felszínen lebegő roncsokat. Ezek vizsgálata, a rendelkezésre álló film-, fénykép- és hangfelvételek, valamint az irányítás által rögzített telemetriai adatok alapján sikerült rekonstruálni a történteket és felderíteni a baleset folyamatát.
Ronald Reagan elnök a baleset után beszédet intézett az amerikai nemzethez, majd részt vett az űrhajósok gyászszertartásán, később pedig egy független vizsgálatot rendelt el a baleset körülményeinek kivizsgálására. Az ebből a célból létrehozott Presidential Commission on the Space Shuttle Challenger Accident (a Challenger Űrrepülőgép Balesetét Kivizsgáló Elnöki Bizottság), vagy népszerűbb nevén, a vezetője neve után Rogers-bizottság négy hónapnyi munka után megnevezte a baleset fő kiváltó okát, az O-gyűrű meghibásodását. Emellett egy sor más, a balesethez hozzájáruló okot fedtek fel, amelyek a NASA szervezeti kultúrájában, döntéshozatali mechanizmusaiban és kommunikációs folyamataiban gyökereztek és vezettek el végül a tragédiához. A Bizottság ajánlásai alapján a Space Shuttle-program 32 hónapra leállt, amíg a hibás részegységek újratervezése, illetve a kritikával illetett NASA-folyamatok felülvizsgálata és kijavítása meg nem történt. Az űrsiklóval végzett űrrepülések csak 1988. szeptember 29-én folytatódtak a Discovery űrrepülőgép STS–26 jelű expedíciójával.
A legénység jobbra|bélyegkép|300px|Az STS–51–L küldetés legénysége. Hátsó sor, balról jobbra: Ellison Onizuka, Christa McAuliffe, Greg Jarvis és Judy Resnik. Első sor, balról jobbra: Michael J. Smith, Dick Scobee és Ron McNair
Parancsnok: Francis „Dick” Scobee – korábban már repült a Challengerrel az STS–41–C jelű sikeres küldetés során. Pilóta: Michael John Smith (első repülése) – a vietnámi háború többszörösen kitüntetett veteránja, a Haditengerészet tesztpilótája. Küldetésfelelős: Judith Arlene Resnik – korábban már járt a világűrben a Discovery első útja alkalmával (STS–41–D). Küldetésfelelős: Ellison Shoji Onizuka – a Légierő mérnöke, korábban már járt az űrben a Discovery fedélzetén (STS–51–C). Küldetésfelelős: Dr. Ronald Ervin McNair – a Hughes Research Laboratories fizikusa, járt már a világűrben az STS–41–B jelű küldetés során. Rakományfelelős: Greg Jarvis – a Légierő századosa és a Hughes Aircraft alkalmazottja. Rakományfelelős: Christa McAuliffe – a Tanár az űrben program során választották ki az útra.
Előzmények Tervezett misszió
A NASA hétnapos rutinrepülésre készült a Challenger űrrepülőgéppel 1985 nyarán, amely két műhold pályára állításának feladatait, a Halley-üstökös megfigyelését és egy oktatási projektet foglalt magában. Az első napon pályára állították volna a TDRS-B kommunikációs műholdat, majd a harmadik napon a napmegfigyelő Spartan műholdat. Közben elvégezték volna az üstökös megfigyelését a CHAMP (Comet Halley Active Monitoring Program) keretében. Ezek mellett Christa McAuliffe vezérletével beindult volna a Teacher in Space („Tanár az űrben”) projekt gyakorlati végrehajtása, amely videófelvételek készítéséből állt, valamint televíziós közvetítésben két órát is tartott volna az őt néző diákok számára. Emellett egyéb kisebb kísérleteket – például folyadékdinamikai kísérleteket – is végeztek volna az űrhajósok. A repülést eredetileg 1985 júliusára tűzték ki, amelyet azonban előbb 1985 novemberére, majd 1986 januárjára halasztottak.
Előzetes viták az O-gyűrűkkel kapcsolatban bélyegkép|jobbra|250px|Egy egyszerűsített metszeti ábra a szilárd hajtóanyagú gyorsítórakéta szegmenseinek csatlakozásáról; Jelmagyarázat: A – acélfal vékony B – felső (fő) O-gyűrű-vájat a gyűrűvel, C – másodlagos O-gyűrű-vájat a gyűrűvel, D – merevítő acélpánt, E – szigetelés, F – szigetelés, G – kárpitozás, H – tömítő paszta, I – szilárd hajtóanyag
A végül végzetes hibát hordozó alkatrészek, az ún. „O-gyűrűk” körül hosszas viták voltak azok megfelelőségét illetően. A Space Shuttle rendszer szilárd hajtóanyagú gyorsítórakétái (Solid Rocket Boosters – SRB) kialakításában rakétánként 12 ilyen alkatrészt építettek be. A gyártó Morton-Thiokol a rakétákat hét szegmensre osztotta és a szegmenseket kettesével kapcsolta egymáshoz, majd ezeket a szegmenspárokat Cape Canaveralen állították össze egyetlen rakétává, az összeszereléskor a szegmenspárok illesztését gumigyűrűkkel, az ún. O-gyűrűkkel oldva meg. Ezek a gyűrűk voltak hivatottak arra, hogy a rakéta testében keletkező forró, nagy nyomású gázokat belül tartsák, hogy azok hátul a hajtómű harangon át távozzanak és ne a szegmensek illesztésein át, oldalra.
A műszaki megoldás körüli első aggodalom még a tervezés kezdetére, 1971-re datálódik, a Space Shuttle tervezési folyamat elejére, amelynek során a tervezésbe bevont McDonnell Douglas jelentése említi, hogy a szilárd hajtóanyagú rakéták biztonsági kockázatot hordoznak. Jelesül az összes vészhelyzet közül – amelyeket a vészhelyzeti forgatókönyvek nagyrészt próbáltak lefedni – a legveszélyesebb az, amikor a forró gázok átégetik a rakéta testét. A jelentés megállapította, hogy „ha egy ilyen átégés a (cseppfolyós oxigén-hidrogén) tartály, vagy az orbiter szomszédságában következik be, annak időben való érzékelése nem megoldható és a repülésmegszakítás nem kivitelezhető”. Ezzel lényegében leírták a Challenger-katasztrófa során később megtörtént meghibásodást.
Egy 1977-es teszt során elő is állt egy ilyen meghibásodás. A gyorsítórakéták összeépítéséért a Morton-Thiokol volt a felelős, ők végeztek el egy tesztet, amelynek során az egyébként előírás szerint olyan szorosan összeillesztett rakétaszegmensek, amelyeknek gond nélkül ki kellett állniuk a start során fellépő erőhatásokat, nem maradtak sértetlenek. A tesztben vizet alkalmaztak, amellyel szimulálták a hajtóanyag fogyását, és ennek a súlyától a rakéta fém alkatrészei hajlamosak voltak meghajolni, eltekeredni egymáson és rést hagyni egymás között, amely réseket az O-gyűrűk már nem fedték be, és a víz kifolyt (azaz az éles helyzetben keletkező forró gázok távozni tudtak volna). A jelenség nevet is kapott: kapcsolódási rotáció. A kapcsolódási rotáció képes volt arra, hogy a gumigyűrűket kisebb-nagyobb mértékben megrongálja, szélsőséges esetben pedig arra, hogy utat engedjen a forró gázoknak, amelyek így oldalra kifújva végzetes sérülést okozhattak a főtartálynak vagy az orbiternek.
Az O-gyűrűk megfelelőségének kérdése legközelebb 1980-ban merült fel. A Marshall Space Flight Center mérnökei levélben többször fordultak George Hardyhoz, a Solid Rocket Booster projektigazgatójához, melynek során jelezték, hogy a Thiokol rakétaszegmens kapcsolási megoldása elfogadhatatlan. Egy mérnök jelezte, hogy az ún. kapcsolódási rotáció során a másodlagos O-gyűrű megolvadhat és használhatatlanná válhat. Hardy később sohasem küldte tovább ezeket az emlékeztető leveleket a Thiokol felé, és 1980-ban az egész koncepciót, benne a hibás csatlakoztatásokkal elfogadta a NASA.
A legelső figyelmeztető jel mindjárt a második Space Shuttle repülésen, az STS–2-n megjelent. A Columbia repülését követően komoly károsodásokat találtak a gyorsítórakéták O-gyűrűiben, ám ezt a megállapítást a Marshall Űrközpont illetékesei – az érvényes szabályok ellenére – nem jelentették a NASA szélesebb vezetése felé, hanem megtartották a Marshall és a Thiokol közötti belügyként. Emellett soha nem született javaslat és olyan döntés az ügyben, hogy a Shuttle flottát a földön kell tartani, amíg a hibát ki nem vizsgálják és a javítását meg nem oldják.
1984-ben, a Discovery űrsikló STS–41–D jelű repülésekor első alkalommal fedeztek fel éles repülés közbeni anomáliát az O-gyűrűkkel. Felszálláskor az egyik illesztésnél figyelték meg a forró gázok kifújásának nyomait az utólagos vizsgálatok során az egyik elsődleges gyűrű mellett. A Thiokol mérnökei a gázszivárgást relatíve kis mértékűnek ítélték meg, és megállapították, hogy a másodlagos O-gyűrű már nem is volt érintett, és azt a következtetést vonták le, hogy a tapasztalt sérülés az elfogadható kockázatok határain belül volt. A Challenger-katasztrófát követően azonban Brian Russell, a Thiokol egyik mérnöke úgy fogalmazott, hogy ez volt az O-gyűrűk legelső „nagy vörös zászlós” jelzése.
A probléma tovább eszkalálódott. 1985-ben az elvégzett kilenc repülés közül hétnél tártak fel az utólagos elemzések az O-gyűrűket érintő sérüléseket vagy forró gázszivárgásokat. A Marshall és a Thiokol ekkor döbbent rá, hogy egy potenciálisan katasztrofális hiba rejtőzik az általuk életre hívott és üzemeltetett rendszerben, amelynek legkomolyabb tapasztalata éppen a Challenger egyik korábbi, 1985. áprilisi útja, az STS–51–B utáni vizsgálatok eredménye volt: az egyik elsődleges O-gyűrű olyannyira károsodott, hogy lényegében alkalmatlanná vált a szigetelésre, és csak a másodlagos gyűrű állította meg a gázkifúvást, igaz, az is jelentős sérülések mellett. A Marshall és a Thiokol közös munkába kezdett, hogy kissé áttervezzék a rakétaszegmensek kapcsolódását, és el is határozták, hogy három 76 mm-es acél hevederrel erősítik meg a kapcsolódást, hogy az így ellenálljon a csavarodásnak. Ám mindeközben a fejlesztést végző szervezetek nem jelezték a többi érintettnek, hogy állítsák le az újratervezés idejére a repüléseket, hanem úgy kezelték a problémát, mint korábban: „elfogadható kockázatú”-nak.
Előzetes viták az időjárási tényezőkkel kapcsolatban