Üks raskemaid probleeme, mida kosmoseaparaatide insenerid peavad lahendama, on Maa atmosfääri naasmine. Erinevalt enamikust kosmoseprügist, mis põleb atmosfääri ja kosmose vahelise liidese kokkupuutel, a kosmoselaev peab selle kohtumise ajal jääma puutumatuks ja jahedaks, et see saaks ühes maapinnale naasta tükk. Selle eesmärgi saavutamiseks ja katastroofi ärahoidmiseks peavad insenerid oma kaalutlustel tasakaalustama võimsad jõud.
Aeglustuse dünaamika
Esiteks orbiidil viibimiseks peab kosmoseaparaat või satelliit olema saavutanud põgenemiskiiruse. See Maa massist ja raadiusest sõltuv kiirus on suurusjärgus 40 000 kilomeetrit tunnis (25 000 miili tunnis). Kui objekt siseneb atmosfääri ülemistesse jäsemetesse, hakkab hõõrdumine interaktsioonis õhumolekulidega seda aeglustama ja kaotatud impulss muutub soojuseks. Temperatuurid võivad ulatuda 1650 Celsiuse kraadini (3000 kraadi Fahrenheiti) ning aeglustusjõud võib olla raskusjõust seitse või enam korda suurem.
Taas sisenemine koridori
Aeglustusjõud ja tagasitulekul tekkiv soojus suurenevad koos nurga järsu tugevusega atmosfääri suhtes. Kui nurk on liiga järsk, põleb kosmoseaparaat ja kõik, kellel pole piisavalt õnne, et seal sees olla, purustatakse. Kui nurk on liiga madal, libiseb kosmoseaparaat atmosfääri servast maha nagu kivi, mis mööda tiigi pinda uisutab. Ideaalne tagasituleku trajektoor on kitsas riba nende kahe äärmuse vahel. Kosmosesüstiku tagasituleku nurk oli 40 kraadi.
Raskusjõud, lohistamine ja tõstmine
Taas sisenemise ajal kogeb kosmoseaparaat vähemalt kolme konkureerivat jõudu. Raskusjõud on kosmoseaparaadi massi funktsioon, ülejäänud kaks jõudu sõltuvad selle kiirusest. Õhu hõõrdumisest tingitud lohistamine sõltub ka veesõiduki voolujoonelisusest ja õhutihedusest; nüri objekt aeglustub kiiremini kui terav ja aeglustumine suureneb objekti laskumisel. Korraliku aerodünaamilise kujundusega kosmoseaparaat, näiteks kosmosesüstik, kogeb ka oma liikumisega risti olevat tõstejõudu. See jõud, nagu teab iga lennukit tundev inimene, mõjub raskusjõule ja kosmosesüstik kasutas seda selleks.
Kontrollimatud uuesti sissekanded
2012. aastal oli Maa ümber orbiidil umbes 3000 objekti, mis kaalusid 500 kilogrammi (1100 naela) ja lõpuks jõuavad kõik uuesti atmosfääri. Kuna need pole mõeldud uuesti sisenemiseks, lagunevad nad 70–80 kilomeetri (45–50 miili) kõrgusel ja kõik, välja arvatud 10–40 protsenti, tükid põlevad läbi. Maapinnale jõudvad tükid on tavaliselt need, mis on valmistatud kõrge sulamistemperatuuriga metallidest, näiteks titaan ja roostevaba teras. Muutuvad ilma- ja päikeseolud mõjutavad atmosfääri takistust, mistõttu on võimatu kindlalt ennustada, kuhu nad maanduvad.