Viena no visgrūtākajām problēmām, kas jāatrisina kosmosa kuģu inženieriem, ir atkārtota iekļūšana Zemes atmosfērā. Atšķirībā no vairuma kosmosa atkritumu, kas sadedzina, saskaroties ar atmosfēras un kosmosa saskarni, a kosmosa kuģim šīs tikšanās laikā jāpaliek neskartam un vēsam, lai tas vienā varētu atgriezties uz zemes gabals. Inženieriem savos apsvērumos ir jāsabalansē spēcīgi spēki, lai sasniegtu šo mērķi un novērstu katastrofu.
Palēnināšanās dinamika
Lai atrastos orbītā, kosmosa kuģim vai satelītam jābūt sasniegušam bēgšanas ātrumu. Šis ātrums, kas ir atkarīgs no Zemes masas un rādiusa, ir aptuveni 40 000 kilometru stundā (25 000 jūdzes stundā). Kad objekts nonāk atmosfēras augšējās ekstremitātēs, berzes mijiedarbība ar gaisa molekulām sāk to palēnināt, un zaudētais impulss pārvēršas siltumā. Temperatūra var sasniegt 1650 grādus pēc Celsija (3000 grādi pēc Fārenheita), un palēninājuma spēks var būt septiņas vai vairāk reizes lielāks par gravitācijas spēku.
Atkārtotas ieejas koridors
Palēnināšanās spēks un atkārtotas iekļūšanas laikā radītais siltums palielinās līdz ar leņķa stāvumu attiecībā pret atmosfēru. Ja leņķis ir pārāk stāvs, kosmosa kuģis sadedzina, un visi, kam nepaveicas, lai atrastos iekšā, tiek saspiesti. No otras puses, ja leņķis ir pārāk sekls, kosmosa kuģis noslīd no atmosfēras malas kā akmens, kas skrien gar dīķa virsmu. Ideāla atkārtotas iekļūšanas trajektorija ir šaura josla starp šīm divām galējībām. Kosmosa kuģa atkārtotas ieceļošanas leņķis bija 40 grādi.
Gravitācijas spēki, velciet un paceliet
Atkārtotas ieceļošanas laikā kosmosa kuģis piedzīvo vismaz trīs konkurējošus spēkus. Gravitācijas spēks ir kosmosa kuģa masas funkcija, bet pārējie divi spēki ir atkarīgi no tā ātruma. Vilkšana, ko izraisa gaisa berze, ir atkarīga arī no tā, cik racionalizēts ir kuģis, un no gaisa blīvuma; neass objekts palēninās ātrāk nekā smails, un, samazinoties objektam, palēninājums palielinās. Arī kosmosa kuģis ar pareizu aerodinamisko dizainu, piemēram, kosmosa atspole, piedzīvo celšanas spēku, kas ir perpendikulārs tā kustībai. Šis spēks, kā zina ikviens, kurš zina lidmašīnas, neitralizē gravitācijas spēku, un kosmosa kuģis to izmantoja šim nolūkam.
Nekontrolēti atkārtoti ieraksti
2012. gadā aptuveni 3000 objektu, kas sver 500 kilogramus (1100 mārciņas), atradās orbītā ap Zemi, un visi galu galā atkal nonāks atmosfērā. Tā kā tie nav paredzēti atkārtotai iekļūšanai, tie sadalās 70–80 kilometru augstumā (45–50 jūdzes), un visi, izņemot 10–40 procentus, sadedzina. Gabali, kas nonāk zemē, parasti ir izgatavoti no metāliem ar augstu kušanas temperatūru, piemēram, titāna un nerūsējošais tērauds. Mainīgie laika un saules apstākļi ietekmē atmosfēras pretestību, padarot neiespējamu precīzi paredzēt, kur viņi nolaižas.