Was hätte die NASA getan, wenn sie gewusst hätte, dass Columbia katastrophal beschädigt wurde?

Die Antworten auf all Ihre Fragen sind ausführlich in Abschnitt 6.4 (Seite 173) „Möglichkeit der Rettung oder Reparatur“ des CAIB-Berichts beschrieben .

Anhang D-13 „STS-107 Inflight Options Assessment“ ist eine sehr detaillierte Beschreibung des Prozesses, der verwendet wurde, um die Selbstreparatur- und Rettungsoptionen zu finden. Hauptelemente des Prozesses:

• Es wurden Annahmen über die Art und das Ausmaß des Schadens getroffen (obwohl Bodentests und nachträgliche Analysen einen äußerst wahrscheinlichen Kandidaten für den Schaden identifizierten, wurde und kann dies nie vollständig verifiziert werden).
• Es wurde eine Analyse durchgeführt, um festzustellen, wie lange Columbia in der Lage gewesen wäre, im Orbit zu bleiben, um auf die Rettung zu warten oder eine Selbstreparatur zu versuchen.
• Es wurde die Möglichkeit untersucht, die Startvorbereitung von Atlantis zu beschleunigen .
• Die erforderlichen Änderungen an den Flugsoftwarelasten von Atlantis wurden festgelegt.
• Die Rettungs-EVA war geplant.
• Die Entsorgung der verlassenen Columbia wurde untersucht.
• Bordmaterialien wurden auf ihre mögliche Verwendbarkeit in einer Selbstreparatur untersucht.
• Es wurde eine Analyse möglicher Änderungen der Eintrittsflugbahn durchgeführt, um die Wärmelast (einschließlich des Abwurfs der Nutzlast) zu reduzieren.

TL;DR: Es wäre vielleicht möglich gewesen, eine Rettungsmission mit einem anderen Shuttle zu starten, das für die nächste Mission vorbereitet wird. Die Debatte darüber, ob dies klug gewesen wäre, wenn man bedenkt, dass das Schaumablösungsproblem nicht behoben worden wäre, wäre jedoch heftig gewesen.

In dem Bericht werden auch Selbstreparaturoptionen unter Verwendung von EVA-Tools und -Techniken beschrieben. Im Grunde bestehen sie darin, auf die Bresche zuzugreifen und sie mit Materialien zu füllen, die helfen könnten, die Geschwindigkeit des Schadensanstiegs zu verlangsamen. Die Wahrscheinlichkeit, dass irgendetwas davon funktioniert, ist größtenteils unbekannt.

Die ISS hätte bei einer Rettung keine Rolle gespielt und hätte aufgrund ihrer anderen Orbitalneigung als die der STS-107-Mission nicht helfen können.

Ein paar Ergänzungen zur Antwort von Organic Marble.

Der im CAIB-Bericht beschriebene Plan zeigt, wie schwierig es gewesen wäre , eine Rettungsmission durchzuführen. Obwohl Atlantis auf die nächste Mission vorbereitet wurde, hätten sie die Missionsvorbereitungszeit halbieren müssen. Keine Zeit für Tests und Kontrollen. Alle arbeiten hektisch unter gigantischem Druck, ohne Platz für Fehler.
In der Zwischenzeit müsste die Besatzung von Columbia die Mission weit über die geplante Lebensdauer des Shuttles im Orbit hinaus verlängern, wobei Luft (eigentlich Kohlendioxid-Wäscherkanister) die kritischste Einschränkung darstellt.

„Beschleunigen“ ist ein prosaisches Wort für die Herkulesanstrengung, die nötig gewesen wäre. Aktivitäten, die normalerweise über Wochen oder Monate stattfinden, müssten in Stunden oder Tagen geschehen. Beamte und Auftragnehmer bei KSC müssten mit Schichtarbeit rund um die Uhr beginnen, das Licht anlassen und den Prozess jede Stunde jeden Tag für mindestens 21 Tage am Laufen halten, um Atlantis durch die Kasse zu bringen und startbereit zu machen.

Drei ununterbrochene, brutale Wochen Schichtarbeit rund um die Uhr – und das ohne jeglichen Spielraum für Fehler oder Ausfälle. Das Team der Orbital Processing Facility, das Team des Vehicle Assembly Building und das Team des Launch Complex 39 hätten jeden der Millionen von Schritten richtig machen müssen, und jede Komponente von Atlantis hätte beim ersten Mal perfekt funktionieren müssen, oder es wäre alles verschwendet.

Von der CAIB:

Es sollte beachtet werden, dass, obwohl jedes der einzelnen Elemente im besten Fall abgeschlossen werden könnte, um einen Rettungseinsatz zu versuchen, das Gesamtrisiko einer Verkürzung der Trainings- und Vorbereitungszeit höher ist als bei den einzelnen Elementen.

Ein Weltraumspaziergang zur Beurteilung des Schadens an Columbia wäre schwierig gewesen. Columbia hatte keine SAFER-Jetpacks an Bord, daher hätte die Besatzung frei über die Außenseite des Shuttles klettern müssen (eine heikle Angelegenheit ohne Haltegriffe), um zum Flügel zu gelangen.

Aus dem Artikel von Ars Technica:

Die fehlerfreie Rettung von Columbia wäre nicht nur von der fehlerlosen Ausführung der Teams in allen NASA-Zentren abhängig gewesen, sondern auch von einer unbekannten Anzahl von Ereignissen, die Tage, Wochen, Monate oder sogar Jahre in der Vergangenheit vor dem Ausbruch stattgefunden haben Mission.

Als Antwort auf eine der Fragen des OP ( „Wenn sie gewusst (oder auch nur vermutet) hätten, dass der Schaden an Columbia beim Wiedereintritt zu einer Katastrophe geführt hätte, welcher Prozess hätte stattgefunden?“ ), wenn die NASA Einblick in das gehabt hätte Columbia während des Aufstiegs erheblichen Schaden zugefügt worden wäre, hätten sie sicherlich einen anderen Wiedereintrittsplan in Betracht gezogen - am logischsten zu Edwards AFB . Der anfälligste Abschnitt der Flugbahn in Bezug auf die Erzeugung von Trümmern wäre dann mindestens ein paar hundert Meilen westlich der kalifornischen Küste über dem Pazifischen Ozean gewesen.

Nicht zuletzt wäre es als höchst verantwortungslos angesehen worden, den Wiedereintritt über besiedelte Gebiete zu leiten, da es am Ende dazu kam ... und zu einer Welle um eine Umlaufbahn (die aufgrund von Wetterbedenken am Kap - I dort war) hätte die Flugbahn des Wiedereintritts über das dicht besiedelte Metrogebiet von Houston gelegt.