Jedným z najťažších problémov, ktoré musia inžinieri kozmických lodí vyriešiť, je opätovný vstup do zemskej atmosféry. Na rozdiel od väčšiny vesmírneho odpadu, ktorý horí pri stretnutí s rozhraním medzi atmosférou a priestorom, a kozmická loď musí počas tohto stretnutia zostať neporušená a chladná, aby sa mohla vrátiť na zem v jednom kus. Inžinieri musia vo svojich úvahách vyvážiť silné sily, aby dosiahli tento cieľ a zabránili katastrofe.
Dynamika spomalenia
Aby mohla byť kozmická loď alebo satelit na prvom mieste na obežnej dráhe, musí dosiahnuť únikovú rýchlosť. Táto rýchlosť, závislá od hmotnosti a polomeru Zeme, je rádovo 40 000 kilometrov za hodinu (25 000 míľ za hodinu). Keď objekt vstúpi do horných končatín atmosféry, trecia interakcia s molekulami vzduchu ho začne spomaľovať a stratená hybnosť sa premení na teplo. Teploty môžu dosiahnuť 1 650 stupňov Celzia (3 000 stupňov Fahrenheita) a sila spomalenia môže byť sedemkrát alebo viackrát vyššia ako sila gravitácie.
Koridor pre opätovný vstup
Sila spomalenia a teplo generované pri opätovnom vstupe sa zvyšujú so strmosťou uhla voči atmosfére. Ak je uhol príliš strmý, kozmická loď zhorí a každý, kto má smolu, že je vo vnútri, je rozdrvený. Ak je uhol naopak príliš plytký, kozmická loď sa naopak kĺže z okraja atmosféry ako kameň kĺzajúci pozdĺž hladiny rybníka. Ideálna trajektória opätovného vstupu je úzke pásmo medzi týmito dvoma extrémami. Uhol opätovného vstupu pre raketoplán bol 40 stupňov.
Sily gravitácie, Drag and Lift
Pri opätovnom vstupe kozmická loď zažije najmenej tri konkurenčné sily. Gravitačná sila je funkciou hmotnosti kozmickej lode, zatiaľ čo ďalšie dve sily závisia od jej rýchlosti. Odpor, ktorý je spôsobený trením vzduchu, tiež závisí od toho, ako efektívne je plavidlo, a od hustoty vzduchu; tupý objekt spomalí rýchlejšie ako špicatý a so zostupom objektu sa spomalenie zvyšuje. Kozmická loď so správnym aerodynamickým dizajnom, ako je napríklad raketoplán, zažíva tiež zdvihovú silu kolmú na jej pohyb. Táto sila, ako vie každý, kto je oboznámený s lietadlami, pôsobí proti gravitačnej sile a raketoplán ju na tento účel využil.
Nekontrolované opätovné zadania
V roku 2012 bolo na obežnej dráhe okolo Zeme zhruba 3000 predmetov s hmotnosťou 500 kilogramov (1100 libier) a všetky sa nakoniec znova dostanú do atmosféry. Pretože nie sú určené na opätovný vstup, rozpadajú sa vo výške 70 až 80 kilometrov (45 až 50 míľ) a všetky časti okrem 10 až 40 percent zhoria. Kusy, ktoré sa dostanú na zem, sú zvyčajne tie, ktoré sú vyrobené z kovov s vysokými bodmi topenia, ako napríklad titán a nehrdzavejúca oceľ. Zmena počasia a slnečných podmienok ovplyvňuje atmosférický odpor, čo znemožňuje s istotou predpovedať, kde dopadnú.