Viena iš sunkiausių problemų, kurią tenka išspręsti erdvėlaivių inžinieriams, yra grįžimas į Žemės atmosferą. Skirtingai nuo daugumos kosminių šiukšlių, kurios susidega susidūrę su atmosferos ir kosmoso sąsaja, susidega, a erdvėlaiviai šio susitikimo metu turi likti nepažeisti ir vėsūs, kad galėtų grįžti į žemę vienu gabalas. Inžinieriai turi atsižvelgti į galingas jėgas, kad galėtų pasiekti šį tikslą ir išvengti nelaimės.
Lėtėjimo dinamika
Norėdamas būti orbitoje, erdvėlaivis ar palydovas turi pasiekti pabėgimo greitį. Šis greitis, priklausantis nuo Žemės masės ir spindulio, yra maždaug 40 000 kilometrų per valandą (25 000 mylių per valandą). Kai objektas patenka į viršutines atmosferos galūnes, trinties sąveika su oro molekulėmis pradeda jį sulėtinti, o prarastas pagreitis virsta šiluma. Temperatūra gali siekti 1650 laipsnių Celsijaus (3000 laipsnių pagal Celsijų), o lėtėjimo jėga gali būti septynis ar daugiau kartų didesnė už sunkio jėgą.
Pakartotinis koridorius
Lėtėjimo jėga ir šiluma, susidaranti pakartotinai patekus, didėja, kai kampas staigus atmosferos atžvilgiu. Jei kampas per stačias, erdvėlaivis išdega, o visi, kuriems nepasisekė būti viduje, sutriuškinamas. Kita vertus, jei kampas yra per mažas, erdvėlaivis nusileidžia nuo atmosferos krašto kaip akmuo, šliaužiantis tvenkinio paviršiumi. Ideali grįžimo trajektorija yra siaura juosta tarp šių dviejų kraštutinumų. Kosminio šautuvo pakartotinio įėjimo kampas buvo 40 laipsnių.
Gravitacijos, tempimo ir pakėlimo jėgos
Pakartotinio patekimo metu erdvėlaivis patiria mažiausiai tris konkuruojančias jėgas. Sunkio jėga yra erdvėlaivio masės funkcija, o kitos dvi jėgos priklauso nuo jo greičio. Vilkimas, kurį sukelia oro trintis, taip pat priklauso nuo to, koks racionalus yra amatas, ir nuo oro tankio; bukas objektas sulėtėja greičiau nei smailus, o objektui nusileidus, lėtėjimas didėja. Tinkamos aerodinaminės konstrukcijos erdvėlaivis, pavyzdžiui, kosminis šaudyklė, taip pat patiria kėlimo jėgą, statmeną savo judėjimui. Ši jėga, kaip žino kas žino lėktuvus, atsveria sunkio jėgą, o kosminis maršrutas ją panaudojo šiam tikslui.
Nekontroliuojami pakartotiniai įrašai
2012 m. Maždaug 3000 objektų, sveriančių 500 kilogramų (1100 svarų), buvo orbitoje aplink Žemę, ir visi galiausiai vėl pateks į atmosferą. Kadangi jie nėra skirti pakartotiniam įvedimui, jie skyla nuo 70 iki 80 kilometrų (45–50 mylių) aukštyje, o visi, išskyrus 10–40 procentų, sudega. Gabalai, kurie patenka į žemę, paprastai yra pagaminti iš metalų, kurių lydymosi temperatūra yra aukšta, tokių kaip titanas ir Nerūdijantis plienas. Kintančios oro ir saulės sąlygos daro įtaką atmosferos pasipriešinimui, todėl neįmanoma tiksliai numatyti, kur jos nusileidžia.
