再入

进入大气（层），是指自然物体或人造物体从外空间进入行星大气层的运动过程。如果人造物体（如人造卫星、飞船、火箭导弹、空天飞机等）离开地球大气层，再从外太空重新进入地球大气层的运动，称为“再入”（reentry）大气层。

例如，火星探测器在火星表面软着陆，就只能称为“进入”火星大气层，而不能称“再入”火星大气层。

原理

人造或者自然物体从宇宙空间进入天体的大气层的过程被称作进入大气层（Atmospheric entry），在地球的场合指的是从宇宙空间一侧越过海拔为100km的卡门线的过程。从地面发射后离开大气层的人造航天载具重新进入大气层的过程被称作再入大气层（Atmospheric reentry）或再入（reentry）。进入金星大气的高度是250km。进入火星大气的高度是80km。

返回大气层根据其目的和过程被分为以下类型：

目的（原因）	过程是否可控	是否破坏性
把航天器安全降落到行星表面	是	否
洲际弹道导弹的弹道飞行后半程	是	否
人为消灭航天器或太空垃圾	否，或任由其轨道自然衰减	是
因太空碰撞等意外而导致的返回	否	是

返回式航天器的设计以安全可控地回到地面为目的。由于在目前的技术条件下返回大气层时航天器的速度极高，因此非破坏性返回的过程一般需要有特殊的措施来保护航天器避免受到气动力加热和震动、冲击等损害。由于载人航天一定有航天员返回地面的过程，因此这一过程也成为载人航天中风险较高的环节之一。

历史

这种双层隔热板概念在1920年由罗伯特·戈达德提出，他说："流星进入大气层的速度高达每秒30英里，但内部依然寒冷。因此，假如再返回物的表面覆盖一层抗高温（不易变质及难熔解）的物质后再用一层不太会导热的耐高温物质，这样物体表面就不会受到太多的侵蚀"（节录）

而第一次实际应用到此系统是在洲际弹道导弹的再入速度增加所导致的气动加热。早期的弹道导弹，如V2火箭，并没有此问题。而中程弹道导弹，如苏联的R-5（有1200km）的射程，就需要陶瓷复合材料来保护。首个洲际弹道导弹（ICBM，射程达8000至12000km），则已正式进入了现代保护材料的时代。在美国，这技术是由H. Julian Allen再Ames Research率先开发。而苏联的Yuri A. Dunaev也曾在列宁格勒物理技术研究所开发类似的技术。

飞行器的形状

钝形飞行器

美国国家航空咨询委员会的H. Julian Allen（英语：Harry Julian Allen）、Alfred J. Eggers（英语：Alfred J. Eggers）在1951年发现了钝形（高阻）防热大底具有最佳效果。因为返回式航天器的气动加热与阻力系数成反比，即阻力愈大，热负荷愈低。钝形再入舱使得气体不能快速离开，成为气垫层隔开了冲击波与加热振动层，使得大部分热空气不再直接接触再入舱，热能保持在冲击波气体中并在大气层中扩散。

艾伦和埃格斯的发现，最初被视为军事秘密，但于1958年出版。钝形理论的设计成为可行的隔热板，都体现在水星、双子星和阿波罗太空舱，使宇航员返回火热的地球大气层时仍生存。苏联的R-7洲际弹道导弹于1957年使用尖鼻的弹头成功首次试射，但击中目标区10公里以外，因而改为钝鼻的弹头。苏联的隔热层由多层玻璃纤维与石棉textolite组成。

再入飞行器形状

球形或球形部分

File:Venera 13 orbiter.gif

苏联金星探测器的下降舱

1950年代到1960年代，易于从理论上用Fay-Riddell方程建模分析。^[1] 当时没有高速计算机，高速空气动力学还处于萌芽阶段。苏联的东方飞船、上升飞船、以及火星、金星探测器的下降舱；美国的阿波罗飞船指令舱（英语：Apollo Command/Service Module）都采用了球形防热大底。阿波罗飞船再入时的攻角−27°，升阻比0.368^[2]。联盟飞船、月球取样返回探测器、双子座飞船、水星号飞船都是如此设计。即使这少量的升力也使得从弹道式再入8-9g的峰值加速度减小到4-5g，同时大大减少了峰值气动加热。