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El reingreso a la atmósfera de la Tierra sigue siendo uno de los problemas más difíciles para los diseñadores de naves espaciales. A diferencia de los típicos desechos espaciales que se queman al entrar en la atmósfera, una nave espacial que regresa debe sobrevivir a un intenso calentamiento y desaceleración para aterrizar de manera segura como una sola unidad. Los ingenieros deben hacer malabarismos con fuerzas poderosas para evitar fallas catastróficas.
Para alcanzar la órbita, un satélite primero debe alcanzar una velocidad de escape:aproximadamente 40.000 km/h (25.000 mph). Cuando vuelve a entrar en la atmósfera superior, la fricción aerodinámica ralentiza el vehículo y convierte la energía cinética en calor. Las temperaturas de la superficie pueden alcanzar los 1.650 °C (3.000 °F) y las fuerzas de desaceleración pueden superar siete veces la gravedad de la Tierra.
El ángulo con el que una nave entra en la atmósfera determina si se quemará, sobrevivirá o se deslizará por el borde. Una trayectoria demasiado empinada provoca un calentamiento catastrófico y fallas estructurales; un camino demasiado poco profundo hace que el vehículo roce la atmósfera como una piedra. La ventana óptima, conocida como corredor de reentrada, se encuentra entre estos extremos. Para el transbordador espacial, el ángulo objetivo era de unos 40°.
Durante el descenso, compiten tres fuerzas:la gravedad, la resistencia y la sustentación. La resistencia, impulsada por la fricción del aire, depende de la forma del vehículo y de la densidad atmosférica; un perfil romo genera más resistencia que uno aerodinámico, acelerando la desaceleración a medida que la nave desciende. La sustentación, generada por el diseño aerodinámico del vehículo, actúa perpendicular a su movimiento y puede contrarrestar la gravedad, un principio que el Shuttle aprovechó para controlar su descenso.
En 2012, aproximadamente 3.000 objetos que pesaban 500 kg (1.100 libras) orbitaban la Tierra, todos destinados a volver a entrar en algún momento. Al carecer de un diseño específico para el reingreso, la mayoría se desintegran entre 70 y 80 km (45 y 50 millas). Sólo sobreviven entre el 10% y el 40% de los fragmentos, normalmente metales de alto punto de fusión como el titanio o el acero inoxidable. El clima variable y la actividad solar alteran la resistencia atmosférica, haciendo imposible realizar predicciones precisas sobre el impacto.
