Jedan od najtežih problema koji inženjeri svemirskih letjelica moraju riješiti je ponovni ulazak u Zemljinu atmosferu. Za razliku od većine svemirskog otpada, koji izgara kad naiđe na sučelje između atmosfere i svemira, a svemirska letjelica mora ostati netaknuta i hladna tijekom ovog susreta kako bi se mogla vratiti na zemlju u jednom komad. Inženjeri moraju uravnotežiti moćne snage u svojim razmatranjima kako bi postigli ovaj cilj i spriječili katastrofu.
Dinamika usporavanja
Da bi uopće bio u orbiti, svemirski brod ili satelit moraju postići brzinu bijega. Ova brzina, ovisno o Zemljinoj masi i radijusu, iznosi oko 40 000 kilometara na sat (25 000 milja na sat). Kad objekt uđe u gornje ekstremitete atmosfere, interakcija trenja s molekulama zraka počinje ga usporavati, a izgubljeni zamah pretvara se u toplinu. Temperature mogu doseći 1.650 Celzijevih stupnjeva (3.000 stupnjeva Fahrenheita), a sila usporavanja može biti sedam ili više puta veća od sile gravitacije.
Koridor za ponovni ulazak
Sila usporavanja i toplina stvorena tijekom ponovnog ulaska povećavaju se s nagibom kuta u odnosu na atmosferu. Ako je kut previsok, letjelica izgori, a onaj tko nema dovoljno sreće bude slomljen. Ako je kut previše plitak, s druge strane, letjelica se skida s ruba atmosfere poput kamena koji se penje duž površine jezerca. Idealna putanja ponovnog ulaska je uski pojas između ove dvije krajnosti. Kut ponovnog ulaska u svemirski brod bio je 40 stupnjeva.
Sile gravitacije, vuče i podiži
Tijekom ponovnog ulaska svemirska letjelica iskusi najmanje tri konkurentske snage. Sila gravitacije ovisi o masi svemirske letjelice, dok ostale dvije sile ovise o njezinoj brzini. Otpor, koji je uzrokovan trenjem zraka, također ovisi o tome koliko je plovilo usmjereno i o gustoći zraka; tup predmet usporava brže od šiljatog, a usporavanje se povećava kako se objekt spušta. Svemirska letjelica pravilnog aerodinamičnog dizajna, poput svemirskog broda, također doživljava silu podizanja okomitu na svoje kretanje. Ova sila, kao što zna svatko tko poznaje zrakoplove, djeluje protiv sile gravitacije i svemirski brod ju je iskoristio u tu svrhu.
Nekontrolirani ponovni unosi
U 2012. godini oko 3.000 predmeta teških 500 kilograma bilo je u orbiti oko Zemlje i svi će na kraju ponovno ući u atmosferu. Budući da nisu predviđeni za ponovni ulazak, razbijaju se na nadmorskoj visini od 70 do 80 kilometara (45 do 50 milja), a svi, osim 10 posto do 40 posto komada izgaraju. Dijelovi koji dođu do zemlje obično su oni izrađeni od metala s visokim talištima, poput titana i ne hrđajući Čelik. Promjena vremenskih i solarnih uvjeta utječe na atmosferski otpor, pa je nemoguće sa sigurnošću predvidjeti gdje će sletjeti.