Η επιστροφή από την τροχιά σημαίνει ότι η διαστημοσυσκευή θα χτυπήσει την ατμόσφαιρα με ταχύτητα περίπου 7,8 χιλιομέτρων ανά δευτερόλεπτο. Η τριβή και η συμπίεση θερμαίνουν τον αέρα γύρω από το όχημα σε χιλιάδες βαθμούς. Μια θερμική ασπίδα απορροφά ή αποβάλλει αυτήν την ενέργεια, έτσι ώστε η δομή από κάτω να επιβιώσει.

Τα υλικά ποικίλλουν ανάλογα με την αποστολή. Το Apollo χρησιμοποίησε μια αποξεστική ασπίδα που καιγόταν ελεγχόμενα, μεταφέροντας θερμότητα μαζί της. Το Διαστημικό Λεωφορείο χρησιμοποίησε ενισχυμένα πλακίδια άνθρακα-άνθρακα και πλακίδια πυριτίου που ακτινοβολούσαν θερμότητα μακριά.

Κοινά υλικά θερμικής ασπίδας

• Αφαιρετικά σύνθετα υλικά που απανθρακώνονται και διαβρώνονται
• Ενισχυμένος άνθρακας-άνθρακας για μπροστινές άκρες
• Πλακάκια πυριτίου για επαναχρησιμοποιούμενα οχήματα
• Αφαιρετικός άνθρακα εμποτισμένος με φαινόλες για εισόδους υψηλής ταχύτητας

Οποιαδήποτε παραβίαση είναι μοιραία. Ένα κατεστραμμένο πλακίδιο στην πτέρυγα του Columbia οδήγησε στην απώλεια του οχήματος και του πληρώματος το 2003, γεγονός που οδήγησε σε σημαντικές αλλαγές στις διαδικασίες επιθεώρησης.