ปัญหาที่ยากที่สุดประการหนึ่งที่วิศวกรยานอวกาศต้องแก้ไขคือการกลับเข้าสู่ชั้นบรรยากาศของโลกอีกครั้ง ต่างจากเศษซากอวกาศส่วนใหญ่ที่เผาไหม้เมื่อสัมผัสกับส่วนต่อประสานระหว่างชั้นบรรยากาศกับอวกาศ a ยานอวกาศจะต้องไม่บุบสลายและเย็นในระหว่างการเผชิญหน้าเพื่อให้สามารถกลับสู่พื้นได้ในหนึ่งเดียว ชิ้น. วิศวกรต้องสร้างสมดุลระหว่างพลังอันทรงพลังในการพิจารณาเพื่อที่จะบรรลุวัตถุประสงค์นี้และหลีกเลี่ยงภัยพิบัติ
พลวัตของการชะลอตัว
เพื่อที่จะอยู่ในวงโคจรตั้งแต่แรก ยานอวกาศหรือดาวเทียมต้องมีความเร็วหลบหนี ความเร็วนี้ ขึ้นอยู่กับมวลและรัศมีของโลก อยู่ที่ 40,000 กิโลเมตรต่อชั่วโมง (25,000 ไมล์ต่อชั่วโมง) เมื่อวัตถุเข้าสู่ชั้นบรรยากาศบน ปฏิกิริยาเสียดทานกับโมเลกุลของอากาศจะเริ่มช้าลง และโมเมนตัมที่สูญเสียไปจะถูกแปลงเป็นความร้อน อุณหภูมิอาจสูงถึง 1,650 องศาเซลเซียส (3,000 องศาฟาเรนไฮต์) และความเร่งอาจมากกว่าแรงโน้มถ่วงเจ็ดเท่าหรือมากกว่า
ทางเดินเข้าใหม่
แรงลดความเร็วและความร้อนที่เกิดขึ้นระหว่างการกลับเข้าใหม่จะเพิ่มขึ้นตามความชันของมุมที่สัมพันธ์กับบรรยากาศ หากมุมสูงเกินไป ยานอวกาศจะเผาไหม้ และใครก็ตามที่โชคร้ายเข้าไปข้างในจะถูกบดขยี้ หากมุมนั้นตื้นเกินไป ในทางกลับกัน ยานอวกาศจะพุ่งออกจากขอบบรรยากาศเหมือนก้อนหินที่ลอยไปตามพื้นผิวของสระน้ำ วิถีการกลับเข้าในอุดมคติคือแถบแคบระหว่างสุดขั้วทั้งสองนี้ มุมของการเข้าใหม่ของกระสวยอวกาศคือ 40 องศา
แรงดึงดูด แรงลาก และแรงยก
ในระหว่างการกลับเข้าใหม่ ยานอวกาศต้องพบกับกองกำลังที่แข่งขันกันอย่างน้อยสามกองกำลัง แรงโน้มถ่วงเป็นหน้าที่ของมวลของยานอวกาศ ในขณะที่อีกสองแรงจะขึ้นอยู่กับความเร็วของยานอวกาศ การลากซึ่งเกิดจากการเสียดสีของอากาศนั้นขึ้นอยู่กับว่ายานมีความคล่องตัวเพียงใดและขึ้นอยู่กับความหนาแน่นของอากาศด้วย วัตถุไม่มีคมจะเคลื่อนที่ช้าลงเร็วกว่าวัตถุปลายแหลม และการชะลอตัวจะเพิ่มขึ้นเมื่อวัตถุตกลงมา ยานอวกาศที่มีการออกแบบตามหลักอากาศพลศาสตร์ที่เหมาะสม เช่น กระสวยอวกาศ ก็ประสบกับแรงยกในแนวตั้งฉากกับการเคลื่อนที่ของยานอวกาศ แรงนี้ อย่างที่ทุกคนที่คุ้นเคยกับเครื่องบินจะทราบ แรงนี้ต้านแรงโน้มถ่วง และกระสวยอวกาศก็ใช้มันเพื่อการนี้
การเข้าใหม่ที่ไม่มีการควบคุม
ในปี 2555 วัตถุประมาณ 3,000 ชิ้นที่มีน้ำหนัก 500 กิโลกรัม (1,100 ปอนด์) อยู่ในวงโคจรรอบโลก และทั้งหมดจะกลับเข้าสู่ชั้นบรรยากาศในที่สุด เนื่องจากไม่ได้ออกแบบมาเพื่อให้กลับเข้าไปใหม่ จึงแตกหักที่ระดับความสูง 70 ถึง 80 กิโลเมตร (45 ถึง 50 ไมล์) และชิ้นส่วนทั้งหมดยกเว้น 10 ถึง 40 เปอร์เซ็นต์ไหม้ ชิ้นส่วนที่ทำกับพื้นมักจะทำจากโลหะที่มีจุดหลอมเหลวสูง เช่น ไททาเนียมและ สแตนเลส. การเปลี่ยนแปลงสภาพอากาศและสภาพสุริยะส่งผลกระทบต่อการลากของชั้นบรรยากาศ ทำให้ไม่สามารถคาดการณ์ได้อย่างแน่นอนว่าจะลงจอดที่ใด