返回技术、进入技术都是为了适应人类航天活动的实际需要而发展起来的。在人类还没有在地球以外的其他天体上建立起适合自己生存和发展的生存空间之前，完成航天飞行任务的航天器需要采用再入返回技术实现航天器安全返回地球。航天器返回轨道设计是航天器总体设计的一部分，通过返回轨道设计实现总体优化并为防热设计、结构设计、控制系统设计和动力系统设计提供返回轨道参数，同时也为地面测控系统、回收系统提供返回轨道资料。论文对航天器再入返回轨迹的进行优化设计，在满足各项约束条件指标的条件下，对航天器再入飞行轨迹进行优化，得到最佳再入飞行轨迹。航天器再入终迹圈是航天器再入航程的直接体现，研究再入过程中不同飞行时刻所对应的再入动态终迹圈可用于实时预测航天器的地面着陆范围。再入飞行过程中，通过采取合适的制导方法，消除再入过程中随机干扰所产生的落点误差，以满足再入的精度要求。同时，对于火星探测，进入火星大气直至登陆火星表面，其过程与航天器再入过程相似。在研究地球再入的基础上，将目标星换成火星，对火星的进入过程进行优化设计，得到火星探测器进入火星大气的最优轨迹，实现火星表面软着陆。