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直接原因基本确定为超高温空气从机体表面缝隙入侵隔热瓦下部四处乱窜，最终造成航天飞机在返航途中解体坠毁。
专家认为造成这艘“功勋宇航器”的解体的根本原因有可能是起飞时遭遇强风、发射前临时更换火箭助推器、以及“年龄太大”等。
此外，原本和“哥伦比亚”号主燃料箱的火箭助推火箭被拆卸下来，并安装到另外一艘航天飞机上，有关人员的操作对燃料箱的表面材料可能也形成了伤害。