A Challenger az amerikai űrsiklóprogram második repülőképes járműve volt, amely már hat sikeres küldetést teljesített, mire az STS-51-L küldetésre kijelölték. A fedélzeten hét űrhajós tartózkodott:

• Francis R. Scobee (parancsnok)
• Michael J. Smith (pilóta)
• Ronald McNair (küldetés-specialista)
• Ellison Onizuka (küldetés-specialista)
• Judith Resnik (küldetés-specialista)
• Gregory Jarvis (hasznos teher szakértő)
• Christa McAuliffe (civil tanár, a „Tanár az űrben” program résztvevője)

Christa McAuliffe különösen nagy figyelmet kapott, mivel ő lett volna az első tanár az űrben, egy olyan program részeként, amelynek célja az űrkutatás népszerűsítése volt az iskolákban. Az egész világ figyelemmel kísérte az eseményt, hiszen a küldetés nagy médiavisszhangot kapott.

A Challenger kilövése több halasztás után végül 1986. január 28-án, helyi idő szerint 11:38-kor történt meg a floridai Kennedy Űrközpontból. Azon a reggelen különösen hideg volt, a hőmérséklet -2 °C körül alakult, amit az űrsikló korábbi repülései során még soha nem tapasztaltak. 73 másodperccel a felszállás után a nézők szeme láttára a Challenger darabjaira hullott, és a roncsok az Atlanti-óceánba zuhantak. A fedélzeten tartózkodó hét űrhajós életét vesztette.

A tragédia közvetlen oka egy apró, de kritikus tömítőgyűrű (O-ring) meghibásodása volt az egyik szilárd hajtóanyagú gyorsítórakétán.

• Az extrém hideg miatt a tömítőgyűrűk elveszítették rugalmasságukat, így nem tudták megfelelően lezárni a rakéta csatlakozásait.
• Ennek következtében forró égéstermékek szivárogtak ki, amelyek megrongálták a külső üzemanyagtartályt.
• A tartály végül felhasadt, és az üzemanyag gyorsan szétterjedt, a szerkezetet érő aerodinamikai erők pedig szétszakították az űrsiklót.

Fontos kiemelni, hogy a Challenger nem robbant fel a hagyományos értelemben, hanem a szélsőséges erőhatások miatt esett szét a légkörben.

A katasztrófa után egy független vizsgálóbizottság, az Rogers-bizottság kezdte meg az események kivizsgálását. Az eredmények rávilágítottak arra, hogy a NASA már korábban tudott az O-gyűrűk hidegben való viselkedésének problémáiról, de figyelmen kívül hagyta a mérnökök figyelmeztetéseit. A Thiokol cég mérnökei, akik a gyorsítórakétákat tervezték, előző este próbálták meggyőzni a NASA vezetőségét, hogy halasszák el az indítást a hideg időjárás miatt, ám a döntéshozók mégis engedélyt adtak a felszállásra.

A tragédia mély sebet ejtett a NASA hírnevén, és az űrsiklóprogramot közel három évre felfüggesztették. A vizsgálatok eredményeként számos biztonsági reformot vezettek be, köztük:

• A szilárd hajtóanyagú rakéták áttervezését, hogy jobban ellenálljanak a hidegnek.
• A NASA döntéshozatali folyamatait átalakították, hogy a mérnökök véleménye nagyobb szerepet kapjon.
• A személyzet biztonságát szolgáló vészkiürítési lehetőségeket fejlesztettek ki az űrsiklók számára.

A Challenger balesete drámai figyelmeztetés volt arra, hogy az emberes űrrepülés nem veszélytelen, és a biztonságot nem szabad háttérbe szorítani a politikai vagy gazdasági nyomás miatt.

A tragédiában elhunyt hét űrhajós emlékére 1986. május 20-án a NASA létrehozta a Challenger Center for Space Science Education nevű szervezetet, amelynek célja a fiatalok érdeklődésének felkeltése az űrkutatás iránt. Ezen kívül az Egyesült Államok számos városában és iskolájában állítottak emléket a Challenger legénységének. Ronald Reagan elnök a baleset után elhangzott beszédében azt mondta:

"Soha nem feledjük őket, és soha nem feledjük azt a napot, amikor elhagyták minket. De tudjuk, hogy most is felfedeznek és új határokat hódítanak meg. Mindig emlékezni fogunk rájuk."

A Challenger-katasztrófa az űrkutatás másik legsúlyosabb balesete volt, amely rámutatott a technológiai és emberi tényezők közötti egyensúly fontosságára. Bár a tragédia visszavetette az űrrepülési programokat, a belőle levont tanulságok hozzájárultak ahhoz, hogy a későbbi küldetések biztonságosabbak legyenek. A bátor űrhajósok emléke pedig örökké élni fog az űrkutatás történelmében.