Comstock Images/Comstock/Getty Images
Att återinträda i jordens atmosfär är fortfarande ett av de mest utmanande problemen för rymdfarkostdesigners. Till skillnad från typiska rymdskräp som brinner upp när atmosfären kommer in, måste en återvändande rymdfarkost överleva intensiv uppvärmning och retardation för att landa säkert som en enhet. Ingenjörer måste jonglera med kraftfulla krafter för att undvika katastrofala misslyckanden.
För att nå omloppsbana måste en satellit först uppnå flykthastighet - ungefär 40 000 km/h (25 000 mph). När den åter går in i den övre atmosfären saktar aerodynamisk friktion fordonet och omvandlar kinetisk energi till värme. Yttemperaturerna kan stiga till 1 650 °C (3 000 °F), och retardationskrafterna kan överstiga sju gånger jordens gravitation.
Vinkeln med vilken en farkost kommer in i atmosfären avgör om den kommer att brinna upp, överleva eller skumma av kanten. En för brant bana orsakar katastrofal uppvärmning och strukturella fel; en alltför grund väg resulterar i att fordonet skummar atmosfären som en sten. Det optimala fönstret – känt som korridoren för återinträde – ligger mellan dessa ytterligheter. För rymdfärjan var målvinkeln cirka 40°.
Under nedstigning tävlar tre krafter:gravitation, drag och lyft. Drag, som drivs av luftfriktion, beror på fordonets form och atmosfäriska densitet; en trubbig profil genererar mer motstånd än en strömlinjeformad, och accelererar retardationen när farkosten går ner. Lyft – genererat av fordonets aerodynamiska design – verkar vinkelrätt mot dess rörelse och kan motverka gravitationen, en princip som Shuttle utnyttjade för att kontrollera sin nedstigning.
År 2012 kretsade omkring 3 000 föremål som vägde 500 kg (1 100 lb) om jorden, alla avsedda att så småningom komma in igen. Saknar återinträdesspecifik design, de flesta sönderfaller mellan 70–80 km (45–50 mi). Endast 10–40 % av fragmenten överlever, vanligtvis metaller med hög smältpunkt som titan eller rostfritt stål. Variabelt väder och solaktivitet förändrar luftmotståndet, vilket gör exakta förutsägelser om påverkan omöjliga.
