打ち上げのときは、外部の巨大な燃料タンクと外部エンジンにくっついたままです。地球の重力を脱するためには大変なスピードが必要で、スペースシャトルのエンジンだけでは足りないからです。

スペースシャトルは、宇宙に飛び出していく力と、地球が引っ張る力がつりあったところで、地球のまわりを回ります。重りに糸をつけて振り回すことをイメージしてみてください。重りが遠くへ飛んで行こうとしますが、糸が引っ張ることで飛んでいかないのです。糸が地球の引っ張る力に当たります。

宇宙で、スペースシャトルはいろんな形で飛びますが、背中を地球に向けるという上下逆の形で、後ろ向きに飛ぶことが多いのです。どうしてか。こうすれば、乗っている宇宙飛行士がいつも地球を見ることもできますし、太陽の強い光を浴びることを防ぐこともできます。

後ろ向きに飛ぶことが多いのは、宇宙にはいろいろなゴミも浮かんでいるので、先頭部分にゴミが衝突するのを防ぐためです。猛烈なスピードでゴミがぶつかると、機体に穴が開いたりして、乗組員に被害が出る恐れがあるからです。

スペースシャトルが地球に戻ってくるときは、後ろ向きに飛びながら、エンジンを噴射します。こうすれば、シャトルの飛ぶスピードが落ちます。すると、宇宙へ飛んでいこうとする力が弱くなりますから、地球の引っ張る力が勝ち、シャトルは地球に向かって落ちていくのです。

でも、そのまま落ちたのでは、シャトルは大気圏内に入ったところで燃え尽きてしまいます。大気（空気）の中を猛烈に進むと、シャトルの前方の空気が圧縮されます。すると、空気の粒々（空気の分子）が互いに衝突して熱を出すのです。大気圏内に突入するものは、この原理で猛烈な高熱に見舞われるのです。たとえば宇宙の隕石は、地球の大気に飛び込むことで燃え上がります。

シャトルが地球に戻ってくるためには、この高熱に打ち勝つ必要があります。そのために2つの方法をとります。

ひとつは、スペースシャトルが降りるスピードを落とすことです。シャトルは、地上に向かって40度近い角度に先端部分を持ち上げます。こうすることで、空気の抵抗が大きくなり、落ちるスピードが落ちます。スピードが落ちれば、シャトルのまわりの空気が高熱になるのをやわらげることができます。また、スピードを落とすことで、地上に安全に降りることが可能になります。

次に、耐熱タイルです。シャトルの機体の下部に耐熱タイルを貼って、高熱から機体を守ります。つまり、大気をうまく利用することで、大気と戦うのです。