Yörüngeden dönüş, saniyede yaklaşık 7,8 kilometre hızla atmosfere girmek anlamına gelir. Sürtünme ve sıkıştırma, aracın etrafındaki havayı binlerce dereceye kadar ısıtır. Bir ısı kalkanı bu enerjiyi emer veya yayar, böylece altındaki yapı zarar görmez.

Kullanılan malzemeler göreve göre değişir. Apollo programında, kontrollü bir şekilde yanarak ısıyı da beraberinde götüren aşındırıcı bir kalkan kullanılmıştır. Uzay Mekiği'nde ise ısıyı yayan güçlendirilmiş karbon-karbon karolar ve silika karolar kullanılmıştır.

Yaygın ısı kalkanı malzemeleri

• Kömürleşen ve aşınan aşındırıcı kompozitler
• Ön kenarlar için güçlendirilmiş karbon-karbon
• Yeniden kullanılabilir araçlar için silika karolar
• Yüksek hızlı girişler için fenolik emdirilmiş karbon aşındırıcı

Herhangi bir ihlal ölümcüldür. Columbia'nın kanadındaki hasarlı bir kiremit, 2003 yılında aracın ve mürettebatın kaybına yol açmış ve bu da denetim prosedürlerinde büyük değişikliklere neden olmuştur.