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對太空梭哥倫比亞號悲劇的調查仍在繼續，迄今為止，已報告當局從德克薩斯州中部到路易斯安那州西部的地點發現了數千塊碎片。每一塊碎片都將幫助調查人員拼湊出太空梭在星期六早上返回地球時發生的事情，當時的天氣條件可以說是完美的著陸條件。
最早的故障跡象在美國東部標準時間九點前八分鐘到達NASA的任務控制中心，當時哥倫比亞號機身左側的感測器記錄到一個溫度峰值。幾分鐘後，在太空梭的左側檢測到總計 60 度的溫度升高，這明顯高於右側記錄的升高。幾分鐘後，控制系統開始傾斜哥倫比亞號，顯然是為了響應在太空梭左側檢測到的阻力增加。來自左側的異常資料引起了人們對航天飛機發射期間發生的事件的關注：來自外部燃料箱的一塊泡沫絕緣材料在大約升空 80 秒後擊中了哥倫比亞號的左翼。一種主要的理論認為，大約 2.7 磅重的碎片撞擊可能損壞了太空梭的耐熱瓦。
“我們在為期 16 天的任務期間進行的所有分析使我們得出結論，不存在‘操作安全’方面的考慮，這是飛行工程師在那段時間內都確定的，”美國宇航局局長肖恩·奧基夫說。“話雖如此，我們並沒有排除這種可能性。調查小組正在研究該理論以及許多其他理論。” 除了美國宇航局的內部審查小組外，還任命了一個獨立的調查委員會來調查這場災難。與此同時，所有太空梭計劃都被擱置了。在 1986 年挑戰者號爆炸事件發生後，又過了兩年多另一架太空梭才起飛。