Raketa letící vzhůru si razí cestu vzduchem tak prudce, že její povrch může dosahovat teplot převyšujících roztavenou horninu. Uvnitř přitom desky s elektronikou pracují v podmínkách podobných běžnému kancelářskému počítači. Tento kontrast není dílem náhody, ale výsledkem pečlivě navrženého systému tepelné ochrany, který s teplem zachází jako s předem spočítanou a rozpočtovanou „cenou“ letu.
Základem všeho je aerodynamický ohřev – přeměna kinetické energie na teplo, když se před raketou hromadí stlačený vzduch. Inženýři tento děj popisují pomocí výpočtové dynamiky tekutin a základních zákonů termodynamiky, sledují konvekční přenos tepla i tepelný tok vyzařováním. Aby konstrukce přežila, mnoho nosičů používá ablační materiály, které se na povrchu zuhelnatí a odpařují. Tím při změně skupenství odnášejí značné množství energie a zvyšují místní entropii. Pod touto obětovanou vnější vrstvou působí materiály s nízkou tepelnou vodivostí a promyšlené konstrukční rozhraní jako tepelná bariéra, která omezuje tok tepla do citlivých prostor.
Elektronika je uložena v tlakových, teplotně řízených oddílech, které fungují jako serverový rack schovaný uvnitř výhně. Skutečná fyzika spočívá v řízených cestách vedení tepla a v aktivním tepelném managementu. Tepelné trubice, chladicí desky a někdy i kryogenní pohonné látky slouží jako tepelné zásobníky a využívají svou vysokou měrnou tepelnou kapacitu. Senzory předávají informace do naváděcích počítačů a uzavírají regulační smyčku, která udržuje komponenty v úzkém rozmezí pracovních teplot. Jak se nosiče posouvají k vyšším rychlostem a lehčím konstrukcím, mění se souboj mezi aerodynamickým ohřevem a ochrannými strategiemi v jeden z klíčových inženýrských problémů při cestě na oběžnou dráhu.
