“神舟九號”飛船分離後制動減速進入返回軌道

     在與“天宮一號”對接後，“神舟九號”飛船跟隨太空站升到距地面350千米的軌道上，其運行速度大約為7.692公里每秒。飛船宇航員收到地面指揮中心決定返航的指令後，首先啟動分離步驟，將“神州九號”飛船與“天宮一號”分離，成為獨立的飛行器。此時，神舟9號仍然在“天宮一號”的軌道上，速度不變。之後航天員需要調整飛船的飛行參數，並啟動與飛船飛行方向相反的制動火箭，來減低飛船的飛行速度。飛船速度下降後，其飛行的慣性離心力下降，就逐漸被地球引力向地面拉，飛船就會脫離原來的飛行軌道，進入自由滑行階段，逐漸過渡到進入大氣的軌道。當高度降至距離地面140公里處時，推進艙和返回艙分離，推進艙在穿越大氣層時燒燬，返回艙繼續下降。

進入大氣層的“再入角”至關重要

    自由滑行階段雖然無動力，但並非無速度。飛船的減速過程和進入大氣層的軌道是經過精確計算的，其主要技術要求是在特定高度獲得合適的“再入角”進入大氣層。這個飛船返回地面的“再入角”，也就是進入大氣層時的飛行方向與當地水平面的夾角，是飛船能否安全返回地面的關鍵。一般情況下這個夾角不能超過3。再入角過大，飛船進入大氣層的速度過快，會産生飛船自身無法承受的熱量而被燒燬，像流星一樣墜落地面；再入角過小，飛船又會被“彈回”宇宙空間回不了地面，並且由於飛船自帶燃料往往很少，會因為無法完成下一次再入軌道調整而就此飛向太空。1965年，首次實現太空行走的前蘇聯宇宙員列昂諾夫乘坐的“上升2”號飛船在返航時，就因險些錯過最佳的再入角，而使宇航員們驚出一身冷汗，幸虧及時調整到位，才避免了可怕的後果。

“神舟九號”採用彈道-升力式返回，比較易於控制

     航天器進入大氣層的方式分為彈道式、彈道-升力式和滑翔式。早期的飛船多采用彈道式返回的航天器，像炮彈一樣，沿著一條很陡峭的路徑返回，不能進行落點控制，過載（也就是超重）比較大（可達8g～9g），接近人體所能承受的極限。彈道-升力式返回的航天器一般都採用鐘形結構，在穿越大氣層時産生一定的升力，因而能夠對其飛行軌跡進行一定控制，落點準確度比較高，過載也較小（不大於4g）。美國的“阿波羅”號系列飛船、俄羅斯的“聯盟”號系列飛船和中國包括本次“神舟九號”在內的“神舟”號系列飛船採用的都是這種返回著陸方式。此外，航天飛機採用滑翔式返回，因此回歸大氣層的壓力不會超過1.5g，幾名航天員甚至曾在大部分的降落過程中保持站立姿勢，以展示這種優異的性能。

飛船表面的吸熱和隔熱層保護飛船和航天員的安全

     進入大氣層時，飛船仍有數千米每秒的速度與大氣層摩擦，形成高溫。中國的“神舟”系列飛船和俄羅斯的“聯盟”系列飛船都是使用一次就不再使用的，因此採用的是燒蝕防熱的方法，就是在飛船外使用一種瞬間耐高溫材料，一般是高分子材料，在高溫加熱時，表面部分材料會熔化、蒸發、昇華或分解汽化。在這些過程中將吸收一定的熱量，這種現象叫燒蝕。燒蝕防熱是有意識地讓表面部分材料燒掉，將熱量帶走，從而達到保存主要結構的目的。這些隔熱材料在燃燒完畢之後，剩下的是碳化層，飛船底部一團漆黑可以證明保護層犧牲自己，換來了飛船的安全。不過，就返回艙內部而言，由於有防熱設計，多個防熱層可以保證航天員在裏面有一個比較舒適的溫度，即使艙壁上是最高溫度的時候，艙內的溫度也僅在30攝氏度左右。

再入大氣層階段會形成“黑障”，是返回的最危險階段

      飛船表面達到很高的溫度時，氣體和被燒蝕的防熱材料均發生電離，形成一個等離子區。它像一個套鞘似地包裹著返回艙。於是，在飛行器的周圍形成一層高溫電離質，因為等離子體能吸收和反射電波，會使返回艙與外界的無線電通信衰減，，對飛船內部造成了電磁屏蔽。此時，地面與飛船之間的無線電通信便中斷了，這被稱為“黑障”。由於通信不可能，在這一階段，地面也不能通過任何遙控方式對飛船進行控制，所有的操控都必須通過宇航員自己完成。由於高空、高溫、高速、高重力加速度和無法通信，這一階段就是返回大氣層的關鍵階段，也是事故易發階段。
      1971年6月30日，前蘇聯“聯盟11”號宇宙飛船返回艙再入大氣層，因分離時返回艙的壓力閥門被震開導緻密封性能被破壞，返回艙內的空氣從該處泄漏，三名宇航員死亡。事後，蘇聯對“聯盟”系列飛船做了改動，將乘員從3人減為2人，並增加了1套生命保障設備，規定在上升、返回段必須穿上航天服。不過這樣的防護方式也未必有效。2003年，美國哥倫比亞號航天飛機即將返回地面前16分鐘在得克薩斯州上空爆炸解體，共7名航天員全部遇難。美國國家航空和航天局的調查報告認為，宇航員即便有時間穿上防護衣物，在飛機失壓後給自己增壓，也只能多活一段時間，依舊不可能生還。

多種緩衝手段保證飛船低速著陸

      在距地面40公里左右高度時，飛船就已基本脫離“黑障區”。到大約在距地10千米左右的高空時，飛船的速度已降到每秒330米以下，相當於“音速”。此時，返回艙上的靜壓高度控制器通過測量大氣壓力判定高度，自動打開傘艙蓋，首先帶出引導傘，引導傘再拉出減速傘。此時返回艙速度大約為180米/秒左右，航天員將會受到很大的開傘衝擊力。通過減速傘的作用，返回艙的速度下降到80米/秒左右。減速傘工作16秒鐘後，與返回艙分離，同時拉出主傘。這時返回艙的下降速度逐漸由80米/秒減到40米/秒，然後再減至8米~10米/秒。
      然而，飛船即使是以8米/秒的速度著陸，所受的衝擊力可能將航天員的脊柱震斷。這時，在飛船即將著陸的一瞬間——飛船距離地面大約1米時，安裝在返回艙底部的4台反推火箭點火工作，使返回艙速度一下子降到2米/秒以內。與此同時，具有緩衝功能的航天員座椅在著陸前開始自動提升，從而使衝擊的能量被緩衝吸收。為了最大限度地吸收衝擊的能量，航天員座椅上還鋪設了一套根據航天員身材量體定制的賦形緩衝坐墊。

救援人員需要馬上接應宇航員出艙和適應重力環境

     飛船著陸後，救援人員要立即接應宇航員。返回艙正常著陸後，如果航天員身體狀況良好，那麼航天員應首先自行斷開胸前的壓力調節器，打開面窗，摘下手套，並斷開航天服與返回艙內座椅邊連接的各種管線（通風供氧、通話、生理信號），然後由艙口攀爬出艙。當然，救援人員應在出艙平臺上協助航天員出艙。在本次載人航天的計劃中，考慮到神舟九號任務飛行13天，航天員太空工作量大，比較疲勞，立位耐力下降比前幾次載人航天飛行要重，所以與前3次航天員自主出艙不同，“神九”航天員將在工作人員協助下出艙，並且出艙後所有活動將全部採取半臥或坐位，以確保航天員安全。
      在太空飛行的宇航員，因長時間處於失重環境，一下子很難適應地面環境，非常需要幫助。在地球上，人時刻受到重力的影響，人的每個動作中肌肉都會習慣性地克服重力用力。在太空期間，人不受重力影響，脊椎也會伸長，人的身高也會比在地面高。當航天員落到地面以後，首次獲得重力，需要重新適應。這時航天員會感覺到自己的胳膊、腿非常沉，有點類似于從泳池中出來，但比這更嚴重，可能會面臨平衡失調、心血管功能紊亂、肌肉萎縮等方面的問題，要過一段時間才可能適應，所以叫“重力再適應”。