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美國東部時間7月4日下午2時38分，『發現』號航天飛機從佛羅裡達州約翰·肯尼迪航天中心騰空而起，成功進入運行軌道。在發射過程中，又發現有數片小的泡沫隔熱材料的碎片落下，有一片甚至擊中了航天飛機，所幸沒有影響發射。但是，技術人員需要進行進一步的檢測，以確定12天後『發現』號如何返航。
工程師在『發現』號航天飛機外部燃料箱進行檢查。
發射
泡沫材料脫落問題未解決
這是美國歷史上第一次在7月4日———美國的『獨立日』這天進行載人航天飛機的發射。美國宇航局（NASA）局長邁克爾·格裡芬表示，『他們不可能做得更好了』。但是，這並不能減少懷疑者們對泡沫隔熱材料問題的擔心。
初步攝像資料顯示，在昇空3分鍾後，有3到4片泡沫材料從航天飛機上脫落，過了一會兒，又有一片飛了出來，還擊中了航天飛機的機腹。航天飛機上的宇航員還報告說，在進入軌道之後不久，他們看到有一大塊像布一樣的東西從飛機上飛走，這塊東西看起來像航天飛機外的保溫層，大約有8英尺長（約合2.44米）。
航天飛機項目主管韋恩·黑爾表示，在昇空過程中飛出的那幾片隔熱材料，因為是在『發現』號已經距離地面很高時纔脫落的，那裡的空氣十分稀薄，不足以使這些碎片加速從而對航天飛機造成損害。但他也表示，『還需要一些時間了解在昇空過程中到底發生了什麼』。
3年半前，正是由於昇空時一片飛出的泡沫隔熱材料擊中了飛機左翼，導致飛機左翼受傷，使『哥倫比亞』號航天飛機在返航時解體。
泡沫隔熱材料問題也一直困擾著『發現』號。就在這次發射計劃之前，NASA內部關於是否進行發射就存在激烈的爭論。包括主管安全問題的最高官員在內的兩名NASA高官強烈要求，在解決隔熱材料問題之後再進行發射，但是他們的意見沒有被采納。
在因天氣原因兩度推遲發射之後，技術人員2日晚間又發現，航天飛機外掛燃料箱外的泡沫隔熱層上出現了一道長12.7厘米的裂縫，裂縫處有一塊7.62厘米長的三角形破損。在進行緊急磋商之後，局長格裡芬拍板，按計劃在7月4日發射。
所以，在發射成功後，項目主管黑爾抑制不住內心的激動，對媒體表示：『我們原來並沒有計劃在7月4日發射，但是看來在獨立日發射確實一切順利！』而航天飛機的機長、駕駛員史蒂芬·林賽在飛機進入軌道後表示：『我想象不出在獨立日這天有比這裡更好的地方可以去了。』
返航
能否順利『回家』成問題
盡管順利昇空，但技術人員下一步面臨的問題將是如何讓『發現』號順利返航。
航天飛機外掛燃料箱外的泡沫隔熱層，是在飛機的液態燃料被裝進燃料箱後，起隔溫作用的。由於液態燃料溫度極低，隔熱層可以防止外界空氣中的水和霧在燃料箱外冷凝、結冰。
早在去年7月份的飛行過程中，『發現』號就曾經經歷過危險的隔熱材料脫落，所幸脫落的材料比較小，沒有影響飛行。此後，技術人員拆除了脫落部分周圍他們認為無用的隔熱層。
技術人員原計劃還要剝除燃料箱周圍起固定作用的支架上的隔熱層，再在這些支架與燃料箱箱體和管道間打上泡沫隔熱層，但是有關主管人員卻決定在這些工程之前就進行發射，因而導致了有關隔熱材料的爭論。
在這次發射的過程中，有100臺攝像機和雷達用以觀測隔熱材料有任何的脫落。在進入飛機軌道的過程中，航天飛機上的攝像機繼續工作，宇航員也對隔熱材料層進行拍攝，觀察隔熱層的情況。
據透露，技術人員需要一周左右的時間，纔能確定在這次昇空過程中脫落的隔熱材料是否確實擊中了航天飛機。
如果在昇空過程和飛行過程中的影像資料顯示，飛落的隔熱材料對『發現』號造成了嚴重影響，那麼航天飛機上的宇航員將全部轉移去國際空間站。接下來，將進行一次冒險的搶救工作：派遣『亞特蘭蒂斯』號前往空間站迎接宇航員回地面。但是，『亞特蘭蒂斯』號同樣面臨著泡沫隔熱材料脫落的風險。至於『發現』號，NASA在考慮讓它在無人駕駛的情況下自動返航。
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