Những vệ tinh hết nhiên liệu/hỏng sẽ rơi vào bầu khí quyển không kiểm soát. Ước tính trong số những vệ tinh rơi trở lại khí quyển này chỉ có từ 10–40% sẽ rơi xuống đến bề mặt Trái đất.[37] Trung bình có một vệ tinh rơi mất kiểm soát vào bầu khí quyển mỗi ngày được thống kê.[38]

Phần lớn các vệ tinh sẽ rơi xuống các Đại dương. Xác suất mà một vệ tinh rơi xuống trúng một người trong suốt quãng đời của người đó là khoảng 1/1 nghìn tỉ.[39]

Vào ngày 24 tháng 1 năm 1978, vệ tinh trinh sát Kosmos 954 của Liên Xô (nặng 3.800 kilôgam [8.400 lb]) đã rơi xuống khu vực gần hồ Slave lớn thuộc vùng lãnh thổ Tây Bắc của Canada. Vệ tinh hoạt động bằng năng lượng hạt nhân và đã để lại các mảnh vỡ phóng xạ trong khu vực nó rơi.[40]

Ngày 11/7/1979, trạm vũ trụ Skylab của Mỹ (nặng 77.100 kilôgam [170.000 lb]) rơi trở lại bầu khí quyển và vỡ thành các mảnh vỡ dọc theo vùng Outback hẻo lánh của Úc.[41] Đây là một sự kiện truyền thông lớn phần lớn là do sự cố Kosmos 954, nhưng không được coi là một thảm họa tiềm tàng như vụ rơi vệ tinh Kosmos vì nó không mang sử dụng nhiên liệu hạt nhân hoặc nhiên liệu hydrazine độc hại. NASA ban đầu dự định sử dụng sứ mệnh Tàu con thoi để kéo dài tuổi thọ của nó hoặc ít nhất làm cho trạm vũ trụ hồi quyển có kiểm soát, nhưng sự chậm trễ trong chương trình Tàu con thoi, cộng với hoạt động năng lượng mặt trời cao bất ngờ, đã khiến điều này trở nên bất khả thi.[42][43]

Vào ngày 7 tháng 2 năm 1991, trạm vũ trụ Salyut 7 của Liên Xô (19.820 kilôgam [43.700 lb]), ghép nối với module Kosmos 1686 (20.000 kilôgam [44.000 lb]), rơi vào bầu khí quyển, các mảnh vỡ của nó nằm rải rác ở thị trấn Capitán Bermúdez, Argentina.[44][45][46] Trạm đã được đẩy lên quỹ đạo cao hơn vào tháng 8 năm 1986 để duy trì quỹ đạo của trạm cho đến năm 1994, nhưng trong một kịch bản tương tự như với trạm Skylab, chương trình tàu con thoi Buran đã bị hủy bỏ và hoạt động năng lượng mặt trời cao làm cho trạm rơi vào bầu khí quyển sớm hơn dự kiến.

Vào ngày 7 tháng 9 năm 2011, NASA đã thông báo về việc vệ tinh nghiên cứu khí quyển (Upper Atmosphere Research Satellite-UARS) (6.540 kg [14.420 lb]) sau khi hết hạn sử dụng sẽ rơi vào bầu khí quyển và lưu ý rằng có một rủi ro nhỏ đối với công chúng.[47] Vệ tinh này đã rơi vào bầu khí quyển ngày 24 tháng 9 năm 2011 và một vài mảnh vỡ đã rơi xuống phía Nam Thái Bình Dương trong một khu vực dài 800 km.[48]

Hồi quyển có kiểm soát nhằm hủy tàu vũ trụ

Salyut 1, trạm không gian đầu tiên của loài người đã được chủ động cho rơi xuống Thái Bình Dương năm 1971 sau vụ tai nạn của tàu Soyuz 11. Salyut 6 cũng được điều khiển để rơi vào bầu khí quyển có kiểm soát như vậy.

Vào ngày 4 tháng 6 năm 2000, Đài quan sát Tia Gamma Compton đã được chủ động hạ thấp quỹ đạo sau khi một trong những con quay hồi chuyển của nó bị hỏng. Các mảnh vỡ đã rơi xuống Thái Bình Dương một cách vô hại. Đài quan sát vẫn hoạt động, nhưng sự cố của một con quay hồi chuyển khác sẽ khiến việc hạ thấp quỹ đạo khó khăn và nguy hiểm hơn nhiều.

Năm 2001, trạm vũ trụ Hòa Binh đã được chủ động điều khiển đưa về bầu khí quyển và vỡ thành nhiều mảnh trong quá trình hồi quyển. Trạm Mir bắt đầu rơi vào bầu khí quyển ngày 23/3/2001, gần Nadi, Fiji, và rơi xuống Thái Bình Dương.

Vào ngày 21 tháng 2 năm 2008, vệ tinh do thám USA-193 đã ngừng hoạt động của Hoa Kỳ đã bị tên lửa SM-3 từ tàu khu trục Lake Erie của Hải quân Mỹ bắn trúng ở độ cao 246 km, ngoài khơi Hawaii. Vệ tinh này được phóng lên quỹ đạo từ năm 2006 nhưng không đạt được quỹ đạo dự tính. Do quỹ đạo xấu đi nhanh chóng, nó đã được dự định cho việc hồi quyển không kiểm soát trong vòng một tháng. Bộ Quốc phòng Hoa Kỳ bày tỏ lo ngại rằng thùng nhiên liệu nặng 1.000 pound (450 kg) chứa hydrazine có độc tính cao có thể vẫn tồn tại sau khi vệ tinh quay trở lại Trái đất một cách nguyên vẹn. Một số chính phủ bao gồm Nga, Trung Quốc và Belarus phản đối hành động này như một chứng minh cho sự che giấu khả năng chống vệ tinh của Mỹ.[49] Trung Quốc cũng đã tiến hành một vụ phóng tên lửa thử nghiệm tiêu diệt vệ tinh như vậy vào năm 2007.

• Lá chắn nhiệt của tàu Gemini 2.
• Mặt cắt của lá chắn nhiệt trên tàu Gemini 2.