Однією з найскладніших проблем, яку повинні вирішити інженери космічних кораблів, є повернення в атмосферу Землі. На відміну від більшості космічного сміття, яке згоряє, потрапляючи на межу між атмосферою та космосом, a космічний корабель повинен залишатися цілим і прохолодним під час цієї зустрічі, щоб він міг повернутися на землю в одному шматок. Для досягнення цієї мети та запобігання катастрофі інженери повинні збалансувати потужні сили.
Динаміка уповільнення
Для того, щоб бути в першу чергу на орбіті, космічний корабель або супутник повинні досягти швидкості виходу. Ця швидкість, залежна від маси і радіуса Землі, становить близько 40 000 кілометрів на годину (25 000 миль на годину). Коли об’єкт потрапляє у верхні кінці атмосфери, тертя при взаємодії з молекулами повітря починає його уповільнювати, а втрачений імпульс перетворюється на тепло. Температура може досягати 1650 градусів Цельсія (3000 градусів за Фаренгейтом), а сила уповільнення може бути в сім і більше разів більшою, ніж сила тяжіння.
Коридор для повторного входу
Сила уповільнення та тепло, що утворюється під час повторного входу, зростають із крутістю кута щодо атмосфери. Якщо кут занадто крутий, космічний корабель згорає, і хтось, кому не пощастило опинитися всередині, розчавлений. Якщо кут занадто малий, з іншого боку, космічний корабель скидається з краю атмосфери, як камінь, що пролітає вздовж поверхні водойми. Ідеальна траєкторія повернення - це вузька смуга між цими двома крайностями. Кут повернення для космічного корабля становив 40 градусів.
Сили тяжіння, перетягування та підйому
Під час повторного входу космічний корабель відчуває принаймні три сили, що конкурують. Сила тяжіння є функцією маси космічного корабля, тоді як інші дві сили залежать від його швидкості. Опір, спричинене тертям повітря, також залежить від того, наскільки обтічним є судно, і від щільності повітря; тупий предмет сповільнюється швидше, ніж загострений, і уповільнення збільшується в міру опускання предмета. Космічний корабель з відповідною аеродинамічною конструкцією, такий як космічний човник, також відчуває силу підйому, перпендикулярну його руху. Ця сила, як відомо кожному, хто знайомий з літаками, протидіє силі тяжіння, і космічний човник використовував її для цієї мети.
Неконтрольовані повторні записи
У 2012 році приблизно 3000 об'єктів вагою 500 кілограмів (1100 фунтів) знаходились на орбіті навколо Землі, і з часом всі вони знову потраплять в атмосферу. Оскільки вони не призначені для повторного в'їзду, вони розпадаються на висоті від 70 до 80 кілометрів (45-50 миль), і всі, крім 10 відсотків до 40 відсотків, спалюються. Шматки, які потрапляють на землю, як правило, виготовляються з металів з високими температурами плавлення, таких як титан і нержавіюча сталь. Змінні погодні та сонячні умови впливають на атмосферне опору, що робить неможливим з певністю передбачення місця їх посадки.