在第一次飞行过程中，“挑战者”号将一颗跟踪和数据中继卫星送入太空。两个月之后，“挑战者”号又进行了一次飞行。机组人员中有萨丽·赖德，她是第一次进入太空的美国女宇航员。“挑战者”号第三次飞行的机组人员中包括盖伊·布鲁福德，他是第一位进入太空的非洲裔美国人。在它各次飞行行动期间，“挑战者”号将欧洲的太空实验室以及数颗军事和科学卫星送入轨道。
挑战者号航天飞机上的全部分系统都要求达到能经受至少100次飞行而不需大修的标准
，并在哥伦比亚号的技术上进行了改进，加强了机身和尾部的结构，可经受住重复使用的严峻考验。挑战者号航天飞机失事后，当时的美国总统里根指定组成独立委员会负责事故调查。调查结论认为：由于右侧固体火箭发动机下段间的接合部发生故障密封件被烧坏，燃气由固体发动机泄漏出来烧穿了外贮箱，大量液氢流出造成爆炸。 图片来源于网络
美国国家航空局及太空总署希望1986年1月28日发射的第25次航天飞行任务能够引发对太空的新的探索，并能重新唤起对这一行动的支持。带着这一想法，克里斯，一个来自新英格兰的中学教师，在全国范围内被选为登上飞机的第一位一般市民。计划在克里斯完成登机挑战者号的任务后，她将参观美国的学校以强调社会中教师所起的作用，让美国人对追求尖端技术和航空业的职业感兴趣。但是不幸的是，命运让她没有完成这次航空旅行。
1986年1月28日，挑战者号起飞73秒后，在海拔14240米的高度上突然爆炸。挑战者号的碎片，如雨点般地落进大西洋，救援者没有发现有人生还的迹象——他们已经化为了粉末。克里斯和飞机上另外的6位宇航员都遇难身亡。灾难发生后，美国国家航空及太空总署发动了大规模的调查，总统里根下令成立了独立的委员会。调查发现，事故的发生起因于有裂痕的推进火箭接缝，而且后来的调查认为，这种失误是可以避免的。灾难的出现让一些宇航员对这种以牺牲生命为代价的发射计划感到愤怒，他们离开了飞行小组。美国国家航空局有很多高级官员也受到调查和调离。第二年，美国国家航空局宣布：平民不许被吸收进宇航员的行列。
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