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航天器在大氣中摩擦燃燒需要在很高的速度條件下才會發生，從研究兩個質點在萬有引力作用下的運動規律出發，人們通常把航天器達到環繞地球、脫離地球和飛出太陽系所需要的最小發射速度，分別稱為第一宇宙速度、第二宇宙速度和第三宇宙速度。第一、二、三宇宙速度分別為7.9km/s ，11.2km/s ，16.7km/s。單級火箭前進的最大速度是4．5公里／秒，比如中程彈道導彈；多級火箭的速度可達到第一宇宙速度7.9公里/秒（物體繞地球作圓周運動的速度）和第二宇宙速度11.2 公里/秒（擺脫地球引力束縛，飛離地球的速度），比如洲際彈道導彈。下圖為正在返回地面的獵鷹九號運載火箭，它在到達第一宇宙速度之前就與二級火箭分離並返回地面，因此不會與空氣發生摩擦燃燒。
火箭升空時不發生摩擦燃燒的原因
當物體在稠密大氣中作超音速飛行時，受激波與物體間高溫壓縮氣體的加熱和機體表面與空氣強烈摩擦的影響，物體表面的溫度會隨馬赫數(1馬赫=1倍音速)的提高而急劇上升(這就是"音障"中的"熱障")。飛行馬赫數為 2.0時，溫度會略超過100℃。而當馬赫數等於3.0時(在低層大氣，這個速度是1020m/s)，表面的溫度則升至350℃左右。火箭蒙皮所使用的鋁合金材料的熔點在660℃以上，碳纖維複合材料的燃點為800～1500℃，高性能碳纖維複合材料則能承受2000～3000℃高溫的燒灼。而運載火箭從起飛加速到逃離地球引力束縛的速度僅為第一宇宙速度的7.9公里/秒，而且從靜止狀態加速到這個速度需要飛行200～300秒，當達到第一宇宙速度時運載火箭早已飛離稠密的大氣層，沒有大氣的摩擦自然也就不會再發生燃燒了。下圖為正在升空的美軍“三叉戟”潛射彈道導彈，它需要數百秒的時間加速到第一宇宙速度。
航天器重返大氣層時發生摩擦燃燒的原因
洲際彈道導彈能達到超過8000公里射程的原因就在於彈頭與火箭分離時就已經獲得7.9公里/秒的相對速度，即第一宇宙速度，這個速度是是音速的20被，即20馬赫。當彈頭從太空軌道重返大氣層時便以這20馬赫的速度與空氣摩擦產生近1600℃的高溫，進而發生高溫燃燒。航天器在大氣中發生摩擦引起機體表面溫度急劇升高而遇到的障礙就叫做“熱障”。處於“熱障”狀態下的航天器將無法接收外界電磁波，航天器在這個狀態的飛行階段屬於悟空飛行，這也是反航母彈道導彈只能攻擊停靠碼頭的航空母艦的原因。下圖為美軍曾經裝備的“黑鳥”高空高速偵察機，該型飛機能以3馬赫的高速在2～3萬米的高空飛行，為克服機體承受的近350℃熱障，“黑鳥”因採用抗“黑障”設計，機體在起飛前會一直漏油，起飛後速度達到3馬赫以後機體拉伸，流油現象停止。
為了克服“熱障”，科學家們研發出各種耐高溫複合材料運用於返回式的航天器上，包括彈道導彈的彈頭蒙皮，耐高溫複合材料也成為制約許多國家發展尖端國防技術的主要因素。比如朝鮮在發展洲際彈道導彈時就受到了這個因素的嚴重製約，使其只能發展出高拋低射的圓頭型導彈彈頭。因此通過觀察彈道導彈的彈頭外形就能判斷出這個國家的航天技術水平。下圖為朝鮮導彈部隊裝備的“火星-15”洲際彈道導彈，它的彈頭為橢圓形，說明朝鮮還沒有掌握高性能複合材料技術，其水平只相當於我國的第一代洲際彈道導彈——東風-5B。
兵器知識譜
火箭在地面上發射升空的過程和返回艙在入大氣層返回地球雖然都是在大氣層裡穿梭，但還是有幾點不同之處的。
首先來說就是速度和大氣層稀薄程度的影響
航天上發射火箭一般都是要把衛星等探測器送出地球繞地飛行甚至是脫離地球束縛，飛向其它天體。這個過程就涉及到了兩個速度第一宇宙速度7.9km/s，第二宇宙速度11.2km/秒。所以說火箭發射升空這是一個逐漸加速的過程，一級火箭不夠達到第一宇宙速度，就用多級火箭。
而大氣層卻是越往上越稀薄的，空氣密度是逐漸減小的過程。而返回艙或者一些太空垃圾入大氣層的初速度就是7.9km/s，雖然有著空氣摩擦減速但是卻難以抵消地球引力對它的加速。所以說在入大氣層不僅速度高，隨著降落大氣密度越來越大，所以返回時因大氣摩擦看起來像燃燒了一樣。
火箭等航天設備的特殊構造
火箭頭部都會有整流罩加以保護主要防止火箭高速運動時產生的氣動加熱使有效載荷受損。整流罩採用特殊的材質和結構構成，保證在數千度的高溫壓縮空氣下，材料不被損壞瓦解，保護內部的有效載荷。同時也要保證
而一般返回艙的設計防止在入大氣層後燃燒瓦解主要是三種辦法：
一是靠吸熱式防熱，在返回艙上應用導熱性能好、熔點高的吸熱材料來吸收產生的大量熱量；
二是靠輻射式防熱，用具有輻射性能很好的的鈦合金、陶瓷等複合材料，可以更好的散熱；
三是靠燒蝕防熱，直接利用特殊高分材料已易融化、昇華的帶走熱量。
而一些探測器在完成任務後落入大氣層，沒有回收必要，自然希望它燃的越徹底越好。所以設計上不會有防燃燒考慮。
小科普：一般達到航天上的速度已經遠超聲速，已經可以達到壓縮流體的狀態，空氣被壓縮溫度會急劇升高達數千度，它們的熱量才是導致火箭和返回艙燃燒的主要原因。至於摩擦產熱只是其中一小部分。
科學黑洞
簡單來說這是速度的問題，火箭帶著衛星升空，是一個加速過程，並且大氣密度是隨著高度的上升而下降的，因此在達到高速時，大氣摩擦也不劇烈了。
反觀衛星墜地過程，在原本的環繞速度基礎上，經引力做功，動能進一步加大（也就是速度更快了），而且大氣密度也在不斷增加，因此在劇烈的摩擦中，衛星表面開始升溫發熱發光。
實際上，在發射階段，衛星是處於整流罩的保護當中，因此衛星也不會受到大氣摩擦的影響。
整流罩的作用就是為了保護科研裝置而產生的，它能讓諸如衛星之類的裝置免受氣動加熱等危害。整流罩一般都是蚌殼式(就如下面的動圖，兩半分開)
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賽先生科普
這是一個非常不錯的問題，火箭的發射和返回同樣是穿過大氣層，為何一個有摩擦燃燒一個卻沒有？這個問題涉及到速度和大氣稀薄程度兩個方面。
這兩個方面不能分開來說，我們就先認知一些常識！我們地球的大氣層是越往上越稀薄，越往下越稠密，這個大家都是應該知道的。而氣體越稀薄說明物體受到的阻力和摩擦力也就越小！那麼現在可以說問題了。
通過以上分析，我們可以知道火箭的上升和降落雖然都是穿過大氣層，但是二者的經歷可不一樣。發射是從稠密到稀薄的過程，而降落是從稀薄到稠密的過程，二者是截然相反的。
當火箭發射時，初始速度並不是一下就提高到很快的速度，儘管說必須達到逃逸速度才能離開地球，但這是一個加速過程，不可能一下就達到那種速度。也就是說，發射時雖然阻力摩擦力最大，但火箭發射的速度並沒有那麼快，在速度不快的情況下摩擦不是太劇烈，也就不會發生燃燒現象。
而當火箭速度越來越快時，具備了高速度後，隨著高度越來越高，另一個引起摩擦燃燒的條件又開始不足了，就是大氣的密度！儘管後期具備速度但是大氣稀薄，阻力和摩擦力也是小，所以發射不會產生摩擦燃燒！簡單來說就是大氣密度夠時不具備速度，具備速度時大氣密度不夠！
而返回就不同了，因為地球重力緣故，返回時在重力加速作用下，物體速度是越來越快，這個與發射就是截然相反的了。大家想想看，越是往下速度越快，越是往下大氣越稠密。在稠密的大氣下快速的運動，在巨大的摩擦力下它不燃燒才怪了。
所以宇航員的返回地球返回艙都必須有減速裝置比如降落傘之類的，不然都會燒成虛無！
壹點科譜
這麼簡單，還用問！？火箭從地面發射，速度是從0開始加速的，所以在低空速度是很慢的，儘管低空的空氣密度大；等到速度上來了，超過音速的幾倍的時候，已經很高了，而高空的空氣密度很低，即使速度達到繞地速度6.9公里每秒，也不會產生多少熱量，更何況那裡溫度特別低，散熱非常快。而衛星等航天器再入大氣層，本身速度就很高，再受到地心引力加速，會越來越快，可以達到近百公里每秒的速度，而且越是低空，空氣密度越大，這樣高速度，摩擦產生的熱量遠遠大於散失的熱量，導致高溫燒燬。
用戶6551728892
主要原因有兩點，火箭發射衛星時速度並不是很快，只是速度越來越快，而距離地面越高，空氣越稀薄，所以相對來說摩擦就會小很多，更不容易產生熱量！而返回時速度越來越快，而且初始速度就是第一宇宙速度，而返回的過程中空氣越來越濃厚，即使有空氣摩擦也很難抵消地球的萬有引力！
同時還有一點，返回艙一般都會有相應的吸熱散熱等相關措施保護，用的也是耐高溫材料，儘可能地保護返回艙。而對於沒有用的火箭裝置或者沒必要回收的人類各種太空設備，就不需要有任何保護措施，同時科學家也更希望不需要回收的太空設備速度越快越好，能儘快地燃燒殆盡！
說白了主要是速度和空氣密度的原因，比如在真正的外太空，理論上無論速度多高都不會有摩擦，因為外太空基本上可以說是真空！
還要說明一點，與大氣層摩擦產生的熱量只是其中一部分，甚至不是主要的部分。當速度足夠快時，大氣會被迅速壓縮，這個過程中會產生大量熱能，這些熱能才是讓太空設備燃燒的主要熱量，而不僅僅是與大氣層摩擦產生的熱能！
宇宙探索
人造飛船或者衛星之所以在返回時會被燒燬，一個重要的原因就是沒有任何“保護措施”！飛行器直接與大氣層摩擦就算是在發射過程中也會燃燒殆盡！這也是戰鬥機一般不會超過3.5馬和飛行的原因（一些極端的驗證機不在考慮範圍），因為在如此高的速度下飛機機身的鋁合金或者鈦合金都有可能變形，甚至直接瓦解掉！
YF-12高速截擊也才飛出了3.2馬赫的速度
火箭發射太空飛行物都要超過第一宇宙速度才行，也就是7.9公里每秒！這個速度自已將飛行器燒燬在大氣層了，因此火箭都會使用“整流罩”將飛行器包裹起來，比如前面不就飛向太空的特斯拉跑車！注意看下圖中特斯拉跑車周圍的黑色整流罩！
這個巨大的整流罩裝在獵鷹火箭的頂部，很明顯尺寸不是為特斯拉跑車而設計的！不管是運送貨物還是載人航天，飛船必須有整流罩的包裹才能安全升空。而穿過大氣層之後導彈真空的宇宙空間之後，整流罩就會被拋棄航天器才真正裸露出來，如下圖所示：最後一級火箭推動特斯拉時它是裸露在外邊的。
其實第一宇宙速度既是最小發射速度也是最大環繞速度！也就是說飛在太空中的飛行物最快的也是7.9公里每秒！航天器飛得越高速度就越慢！但是當返回時都會迴歸這個最大環繞速度，而且在持續下落過程中都要不斷加速！這個過程中的摩擦生熱現象非常嚴重，如果不加任何保護措施航天器不可能完好無損。
航天飛機是往返於大氣層的航天器，它在發射和返回過程中都不會配備任何保護措施，那麼它是如何保護自己的呢？其實航天飛機的鉅額造價就來源於此，航天飛機在發射過程中的最大速度也只有7.9千米每秒，而且是在大氣稀薄的高空才達到這個速度，因此只要製造相當於整流罩的飛機殼體就能順利升空。而在返回時機身表面的大部分殼體都無法滿足需要，這時候需要航天飛機擺出一個仰角造型，如下圖所示：
航天飛機機腹位置的黑色部分就是耐熱性極高的隔熱瓦，上部耐熱性不好的機身一般不會與大氣層直接接觸，保持仰角姿勢是航天飛機順利返航的重要技術操作。下圖是隔熱瓦的特寫鏡頭。
利刃號
題目所說返回應該指載人航天器、貨運飛船、返回式衛星、報廢航天器、失控衛星及碎片、火箭殘留物及流星體等的再入大氣層。這有四個原因。
第一，火箭發射衛星時，衛星有整流罩保護，返回時則沒有。
整流罩有特殊的防熱設計（採用高強度、輕質、耐高熱的材料）。整流罩保護著衛星走出濃密大氣層後才拋掉。
而衛星、流星體返回時卻沒有任何防護罩或其它防護措施（返回式衛星和載人航天器除外），直接裸露著和大氣摩擦壓縮，所以溫度上升很高，引起燃燒。
第二，火箭發射衛星是逐漸加速的，開始時相對於地球的速度是靜止的，而返回時速度卻非常高。
發射過程中火箭的動力還要克服地球引力，所以加速相對緩慢，當穿過大氣層（指濃密大氣層）時，衛星的速度通常只有每秒3公里左右，在整個大氣層中的速度相對較低。而衛星、流星體等返回時初速度都不低於每秒7.9公里，在地球引力的作用下，速度越來越大，有些流星進入大氣層落到地面之前，速度大小能達到每秒20――50公里，大於第三宇宙速度。在和大氣強烈作用下溫度變得極高，引起燃燒。
第三，是因為飛行路線的設計不同。這也是因為往返飛行特點和任務要求的不同決定的。
為了儘可能快點離開大氣層，減少和大氣層的作用時間，火箭發射衛星時往往採用垂直髮射，
儘可能走最短距離的大氣層。所以溫度相對升的較低。而衛星（特別是載人航天器）返回時速度很高，為了充分利用大氣阻力減速，飛行路線往往選擇沿著地球表面弧形墜落，類似於平拋運動的路徑，路程往往達幾萬公里。我國探月工程三期再入返回試驗器甚至採用彈跳式兩次再入大氣層方式返回。
這樣可以長時間長距離在大氣層中利用大氣阻力減速，這樣雖然和大氣作用時間長，導致溫度較高，但好處是在降落地面前能把速度有效降下來，可以節省大量燃料，也避免把飛行器摔壞，另外速度降下來，溫度也不會升的過高，所以綜合考量採用這種路線返回較好。總而言之，上升時是為了減少熱量，而下降時主要是為了有效降速，兩者任務要求不同，所以路線設計不同，因而對溫度的影響不同。
第四，因飛行要求的不同設計，造成火箭發射和飛行器返回的空氣動力差異。
講這個原因之前，先科普或釐清一點知識：摩擦生熱的道理並不完全適用於物體在大氣層的下落，也就是說飛行器高速下落時發熱的主要原因不是空氣和飛行器的摩擦產生的，而是飛行器運動方向上迎著空氣的那一面以極高速度壓縮空氣造成的，這個速度能達到60馬赫以上，是飛行器的機械能轉化為被壓縮空氣的內能。
這就象打氣筒的下部發熱是一個道理，是下部腔內的空氣被壓縮而發熱，不是摩擦發熱。下面講一下第四個原因：因飛行要求的不同設計，火箭發射時火箭頂端的整流罩都設計成接近尖形且非常光滑，就是儘量避免壓縮空氣和減少空氣摩察生熱。
而飛行器返回時為了儘快有效減速，充分利用空氣阻力，在進入大氣層時往往用飛行器的大面向前壓縮空氣（和第三個原因中講的讓返回艙儘可能長距離長時間處於大氣層減速方法共同配合。），因而溫度變得十分高。神舟載人飛船返回艙返回時大底面朝前快速劃過大氣層，象一個火球。
實際上據專家說，返回艙大底面燃燒可以起到有效防熱的效果，保護航天員。這是我們科學家故意的設計，表面塗沫一層易燃塗層有意讓它燃燒。所以看起來象個大火球在燃燒。當然流星體和衛星碎片是真燃燒。
以上就是發射不燃燒，而返回燃燒的原因。
物原愛牛毛1
火箭發射衛星的時候穿過大氣層沒有因為摩擦而燃燒是因為速度不夠快，設出大氣層速度為1，高度為A,火箭繼續加速到預定速度為9，高度為B，火箭脫離時速度為9，不管在哪裡降落速度也為9，所以會燃燒。衛星返回時速度為9，並不會原路返回，而是向東飛，從西返回，到達高度為A時，速度為8.所以也會燃燒。如果想慢慢不燃燒降下來，衛星必需有升空時一樣大的火箭反推才行。
與你奇思妙想
速度不一樣。墜落速度遠高於火箭掙脫吸引力而上升的速度；其次上升過程中已經消耗了一大部分防高溫材料 降落時消耗剩餘。
