Die Rückkehr aus dem Orbit bedeutet den Eintritt in die Atmosphäre mit etwa 7,8 Kilometern pro Sekunde. Reibung und Kompression erhitzen die Luft um das Raumfahrzeug auf Tausende von Grad. Ein Hitzeschild absorbiert oder reflektiert diese Energie, sodass die darunterliegende Struktur intakt bleibt.

Die verwendeten Materialien variieren je nach Mission. Apollo nutzte einen Ablationsschild, der kontrolliert abbrannte und dabei die Wärme mit sich führte. Das Space Shuttle verwendete verstärkte Kohlenstoff-Kohlenstoff-Kacheln und Siliziumdioxid-Kacheln, die die Wärme abstrahlten.

Gängige Hitzeschildmaterialien

• Ablative Verbundwerkstoffe, die verkohlen und erodieren
• Verstärkte Kohlenstoff-Kohlenstoff-Konstruktion für Vorderkanten
• Silikafliesen für wiederverwendbare Fahrzeuge
• Phenolharz-imprägnierter Kohlenstoffablator für Hochgeschwindigkeitseinfahrten

Jede Beschädigung ist fatal. Eine beschädigte Kachel an der Tragfläche der Columbia führte 2003 zum Verlust des Raumschiffs und seiner Besatzung, was grundlegende Änderungen der Inspektionsverfahren nach sich zog.