Et af de sværeste problemer, som rumfartøjsingeniører skal løse, er det ved genindtræden i Jordens atmosfære. I modsætning til de fleste rumaffald, der brænder op, når det møder grænsefladen mellem atmosfæren og rummet, a rumfartøj skal forblive intakt og køligt under dette møde, så det kan vende tilbage til jorden i et stykke. Ingeniører skal afbalancere stærke kræfter i deres overvejelser for at nå dette mål og afværge katastrofe.
Retardationsdynamikken
For at være i kredsløb i første omgang skal et rumfartøj eller en satellit have opnået flugthastighed. Denne hastighed, afhængig af jordens masse og radius, er i størrelsesordenen 40.000 kilometer i timen (25.000 miles i timen). Når objektet kommer ind i atmosfærens øvre ekstremiteter, begynder friktionsinteraktionen med luftmolekyler at bremse det, og det tabte momentum omdannes til varme. Temperaturer kan nå 1.650 grader Celsius (3.000 grader Fahrenheit), og decelerationskraften kan være syv eller flere gange større end tyngdekraften.
Genindgangskorridor
Retardationskraften og den varme, der genereres under genindgang, øges med vinkelens stejlhed i forhold til atmosfæren. Hvis vinklen er for stejl, brænder rumfartøjet op, og enhver, der er uheldig nok til at være inde, knuses. Hvis vinklen på den anden side skyder rumfartøjet ud af atmosfærens kant som en sten, der skumrer langs overfladen af en dam. Den ideelle genindgangsbane er et smalt bånd mellem disse to ekstremer. Genindgangsvinklen for rumfærgen var 40 grader.
Tyngdekraftens kræfter, træk og løft
Under genindrejse oplever et rumfartøj mindst tre konkurrerende kræfter. Tyngdekraften er en funktion af rumfartøjets masse, mens de to andre kræfter afhænger af dens hastighed. Træk, som er forårsaget af luftfriktion, afhænger også af, hvor strømlinet håndværket er, og af lufttætheden; en stump genstand sænkes hurtigere end en spids, og decelerationen øges, når objektet falder ned. Et rumfartøj med det korrekte aerodynamiske design, såsom rumfærgen, oplever også en løftekraft vinkelret på dens bevægelse. Denne kraft, som enhver, der er fortrolig med fly, ved, modvirker tyngdekraften, og rumfærgen brugte den til dette formål.
Ukontrollerede genindtastninger
I 2012 var omkring 3.000 genstande, der vejer 500 kg (1.100 pund), i kredsløb omkring Jorden, og alle vil til sidst genindtage atmosfæren. Fordi de ikke er designet til genindrejse, bryder de op i en højde på 70 til 80 kilometer (45 til 50 miles), og alle undtagen 10 procent til 40 procent af stykkerne brænder op. De stykker, der når jorden, er typisk dem, der er fremstillet af metaller med høje smeltepunkter, såsom titanium og rustfrit stål. Ændrede vejr- og solforhold påvirker atmosfærisk træk, hvilket gør det umuligt at forudsige med sikkerhed, hvor de lander.