Röntgenstrahlen entstehen bei besonders heißen und energiereichen Prozessen im Universum. Dabei sind oft auch extreme Materiezustände wie Schwarze Löcher oder Neutronensterne beteiligt. Um diese Prozesse zu verstehen, muss man die Herkunft und die spektrale Zusammensetzung bzw. die Energieverteilung der Röntgenstrahlung bestimmen. Da die Erdatmosphäre Röntgenstrahlung absorbiert und eine Beobachtung von der Erde aus daher nicht möglich ist, wurde das mit dem Röntgenteleskop auf Rosat gemacht. Dabei stellte man fest, dass fast alle astronomischen Objekte Röntgenstrahlung aussenden, auch einige, von denen man es vorher nicht erwartet hätte. Zu den beobachteten Objekten zählen denn auch der Mond, Kometen, Sterne, Röntgendoppelsterne, Neutronensterne, Supernovae und Supernova-Überreste, das interstellare Medium, Galaxien, aktive Kerne von Galaxien, Schwarze Löcher, Galaxienhaufen und der Röntgenhintergrund. Die Ergebnisse sind in zahlreichen Veröffentlichungen dokumentiert. Beobachtungen bei anderen Wellenlängen (sichtbares Licht, Radio-, Infrarot- und Gammastrahlung) ergänzen die Informationen über diese astroastronomischen Objekte.

Mit über acht Jahren Lebensdauer und zahlreichen exzellenten wissenschaftlichen Beobachtungen hatte Rosat die in ihn gesetzten Erwartungen weit übertroffen. Die Vielzahl der Beobachtungsobjekte kann hier nur stichwortartig angedeutet werden: die erste Durchmusterung des gesamten Himmels mit einem abbildenden Röntgenteleskop, die Auflösung des kosmischen Röntgenhintergrundes in einzelne Quellen, die Beobachtung und Analyse des heißen Gases, das das Gravitationspotenzial von Galaxienhaufen ausfüllt, die Beobachtung von Supernovaüberresten, die Entdeckung der "Supersoft Sources" in der Großen Magellanschen Wolke, und schließlich die überraschende Entdeckung, dass auch Kometen Röntgenstrahlung emittieren. Der 2001 überarbeitete Katalog von pointierten PSPC-Beobachtungen enthält Positionen und Zählraten von mehr als 100.000 Röntgenquellen.

Eine Optik für Röntgenteleskope hat ein völlig anderes Aussehen als man es von optischen Teleskopen kennt. Eine gewöhnliche Linse oder ein Spiegel würden die Röntgenstrahlung einfach absorbieren. Röntgenstrahlung wird nur dann reflektiert, wenn sie unter einem sehr flachen Winkel auf eine hochpolierte Oberfläche trifft. Auf diesen Erkenntnissen aufbauend hatte der Kieler Physiker Hans Wolter 1951 eine röhrenförmige Röntgenoptik entwickelt, bei der die Röntgenstrahlung durch streifende Reflexion fokussiert wird ("Wolter-Spiegel"). Da so nur die Strahlung aus einem schmalen ringförmigen Bereich zur effektiven Fläche beiträgt, wurden bei Rosat vier unterschiedlich große Wolter-Spiegel konzentrisch ineinander gesetzt. Im Brennpunkt, 2,4 Meter hinter den Spiegeln, sind auf einem Karussell drei Detektoren angeordnet, die wechselweise in den Strahlengang gefahren werden konnten. Dies sind zwei baugleiche Vieldrahtproportionalzähler (Position Sensitive Proportional Coun-ter, PSPC) und ein Kanalplattendetektor (High Resolution Imager, HRI). Beide Typen ergänzten sich in ihren Aufgaben. Der am Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik in Garching entwickelte PSPC hatte ein großes Gesichtsfeld, eine Energieauflösung, die die Unterscheidung von vier "Farben" ermöglichte, eine höhere Empfindlichkeit, aber eine geringere Ortsauflösung. Der von der NASA zur Verfügung gestellte HRI wurde vom Smithsonian Astrophysical Observatory entwickelt. Der HRI zeichnete sich durch eine hohe Ortsauflösung aus, hatte aber ein kleineres Gesichtsfeld als der PSPC und keine Energieauflösung. Der PSPC machte also Röntgen-"Farbbilder", während der HRI schärfere Schwarzweiß-Aufnahmen lieferte.

Die wissenschaftliche Zielsetzung von Rosat gehört in den Bereich der Grundlagenforschung, d.h. sie ist nicht auf eine unmittelbare praktische Nutzung ausgerichtet. Sie trägt vielmehr dazu bei, den Ursprung, Aufbau und die Entwicklung unseres Universums besser zu verstehen. Langfristig kann die Grundlagenforschung signifikante wirtschaftliche Auswirkungen haben. Unsere Wirtschaftskraft in Deutschland beruht heute zu einem großen Teil auf Entwicklungen aus der Quantenphysik (z.B. Laser) und der Gravitationstheorie (z.B. bei Navigationsgeräten), was bei der Entstehung dieser Disziplinen Anfang des 20. Jahrhunderts nicht annähernd absehbar war. Zudem wird das Geld für solche Raumfahrtmissionen auf der Erde ausgegeben. Es schafft qualifizierte Arbeitsplätze, dient der Ausbildung des wissenschaftlichen Nachwuchses und es fördert die Entwicklung neuer Technologien und Methoden, weil sich solche Projekte immer an der Grenze des derzeit technisch Machbaren bewegen.

Rosat hatte kein Triebwerk an Bord, mit dem man seine Umlaufbahn hätte ändern oder ihn gezielt zum Absturz bringen können. Der Wiedereintritt von Rosat kann somit nicht gesteuert werden. Auch besteht seit seinem Missionsende im Jahr 1999 keine Verbindung mehr zum Kontrollzentrum des DLR in Oberpfaffenhofen.  Nach über acht Jahren Betrieb waren viele Satellitenkomponenten weit über ihre geplante Belastbarkeit beansprucht worden. Neben dem bereits angesprochenen Ausfall der Röntgendetektoren und des Kreiselsystems zur Lagebestimmung funktionierten auch viele weitere Komponenten, z. B. die Batterien für die Stromversorgung des Satelliten, aufgrund ihres Alters nur noch eingeschränkt oder gar nicht mehr. Eine Kontaktaufnahme war daher nicht mehr möglich

Raumfahrzeuge und Weltraummüll tauchen mit über 27.500 km/h aus der Umlaufbahn in die Erdatmosphäre ein. In weniger als 10 Minuten werden sie dann auf Unterschallgeschwindigkeit abgebremst. Dabei entsteht durch den Luftwiderstand der Atmosphäre sehr große Hitze. Ohne spezielle Vorrichtungen, zum Beispiel Hitzeschilde, wie sie das amerikanische Space Shuttle besitzt, verglühen die Objekte teilweise oder vollständig. Satelliten zerbrechen dabei zumeist in mehrere Fragmente.Das DLR hat den Wiedereintritt und die Zerstörung von Rosat analysieren lassen. Neuesten Untersuchungen zufolge muss damit gerechnet werden, dass etwa 30 einzelne Fragmente mit einer Gesamtmasse von bis zu 1,6 Tonnen die Erdoberfläche erreichen können. Die Röntgenoptik mit den Spiegeln und einer mechanischen Struktur aus einem kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff oder ein Bruchstück davon könnte das schwerste Fragment ausmachen. Sollten Bruchstücke die Erdoberfläche erreichen, könnten diese mit einer Geschwindigkeit von bis zu 450 km/h auftreffen.

Der genaue Zeitpunkt des Wiedereintritts und damit auch der genaue Ort lässt sich nicht vorhersagen. Die Erfahrung mit anderen Satelliten zeigt, dass sich der Wiedereintritt ein halbes Jahr vorher nur auf eine Zeitspanne von 10 Wochen eingrenzen lässt. Je näher der Zeitpunkt des Wiedereintritts rückt, umso genauer werden die Prognosen. Aber selbst eine Woche vorher kann man den Wiedereintritt nur auf einen Zeitraum von etwa drei Tagen einschränken. Bei einer Umlaufzeit von 90 Minuten kann der Satellit in diesen drei Tagen die Erde immer noch über 40 Mal umrunden. Selbst einen Tag vor dem Absturz beträgt die Unsicherheit noch fast plus/minus fünf Stunden, also 6,5 Erdumläufe. Weil die Erde unter der Satellitenbahn rotiert, verschieben sich die Bereiche auf der Erdoberfläche, die von den nach dem Wiedereintritt herabfallenden Satellitenfragmenten getroffen werden können, von Umlauf zu Umlauf (Das ist die sogenannte Bodenspur des Satelliten). Aus diesen Angaben wird deutlich, dass keine Aussagen über den genauen Ort des Wiedereintritts oder des Auftreffens auf die Erdoberfläche getroffen werden können. Wenige Stunden vor dem berechneten Zeitpunkt kann man immerhin die Bodenspur des Orbits angeben, über der der Wiedereintritt wahrscheinlich stattfinden wird. Wenn Fragmente die Erdoberfläche erreichen, werden sie irgendwo entlang dieser Bodenspur auf einer Breite von bis zu 80 Kilometern verteilt niedergehen. Zu diesem Zeitpunkt ist dann aber auch klar, über welchen Teilen der Erde der Wiedereintritt nicht mehr geschehen kann. Überfliegt Rosat in dem berechneten Zeitraum z.B. Mitteleuropa nicht mehr, kann der Wiedereintritt dort auch nicht stattfinden.

Auch Deutschland kann von dem Wiedereintritt betroffen sein. Der Bahnverlauf des Satelliten führt dazu, dass Rosat über Gebiete bis maximal 53° nördlicher Breite fliegt. Berücksichtigt man eine gewisse Streuung der möglichen Fragmente, so könnten auch Gebiete bis etwa 53,4° nördlicher geographischer Breite in Deutschland betroffen sein, das wären 40 Kilometer über den 53. Breitengrad hinaus. Konkret bedeutet dies, dass das nördliche Niedersachsen, Hamburg, Schleswig-Holstein und der überwiegende Teil von Mecklenburg-Vorpommern vom Absturz keinesfalls betroffen sein können. Erst wenige Tage vor dem Wiedereintritt wird man eingrenzen können, ob die berechnete Bodenspur für den Wiedereintritt von Rosat genau so liegt, dass sie auch über Deutschland führt. Allerdings bleibt auch in diesem Fall die Wahrscheinlichkeit, dass der Wiedereintritt tatsächlich über Deutschland stattfindet, sehr gering.

Die Wahrscheinlichkeit, dass eine Person durch den Wiedereintritt des Satelliten zu Schaden kommt, ist äußerst gering. Berücksichtigt man die voraussichtliche Gesamtschadensfläche, die sich aus den Fragmenten, die möglicherweise den Wiedereintritt überstehen, dem Bahnverlauf des Satelliten und der Verteilung der Bevölkerung auf der Erdoberfläche errechnen lässt, so liegt die Wahrscheinlichkeit, dass irgendwo auf der Welt ein Mensch geschädigt wird, bei etwa 1 zu 2.000. Die Wahrscheinlichkeit für einen einzelnen der etwa 7 Milliarden Menschen, geschädigt zu werden, ist dementsprechend viel geringer. Die Wahrscheinlichkeit, dass irgendein Mensch in Deutschland geschädigt wird, liegt bei 1 zu 700.000.

Es ist eher unwahrscheinlich, dass man den tatsächlichen Wiedereintritt von Rosat direkt beobachten kann. Die meisten Objekte aus dem Weltraum, die in die Erdatmosphäre eintreten, gehen über dem Meer oder auf unbewohntem Gebiet nieder, wo es keine Beobachter und auch keine Radarstationen gibt. Grundsätzlich werden aktive und inaktive Satelliten und andere größere Weltraumrückstände auf ihrer Bahn um die Erde durch ein radargestütztes amerikanisches Weltraum-Überwachungssystem beobachtet. Diese Daten stehen deutschen Wissenschaftlern zur Verfügung und werden auch genutzt, um den langsamen Abstieg von Rosat in den Monaten vor dem Wiedereintritt zu verfolgen. Rückt der Zeitpunkt des Wiedereintritts näher, wird der bremsende Einfluss der Atmosphäre immer stärker und die Bahnhöhe von Rosat verringert sich schneller. Zur genaueren Bahnberechnung werden dann weitere Radarstationen eingesetzt, darunter die Großradaranlage TIRA des Fraunhofer-Instituts für Hochfrequenzphysik und Radartechnik in Wachtberg bei Bonn. Zusätzlich wird der Wiedereintritt in internationaler Kooperation verfolgt und Absturzzeitpunkt und -ort möglichst genau eingegrenzt. Hierzu stellen internationale Partner, die im "Inter-Agency Space Debris Coordination Committee" (IADC) zusammengeschlossen sind, ihre Messungen zusätzlich zu den TIRA-Daten bereit. Mithilfe aller gesammelten Messwerte berechnen dann neben den deutschen Experten, die im Auftrag des DLR und bei der Europäischen Weltraumorganisation ESA arbeiten, auch internationale Fachleute mit ihren jeweiligen Computerprogrammen den erwarteten Wiedereintrittszeitpunkt. All diese Informationen werden zentral im Europäischen Satelliten-Kontrollzentrum (ESOC) in Darmstadt gesammelt, ausgewertet und an das DLR weitergeleitet.

Technologien, um einzelne Satelliten einzufangen und kontrolliert zum Absturz zu bringen, befinden sich noch in der Entwicklung. Frühestens in einigen Jahren ist mit ersten Demonstrations-Missionen zu rechnen, die zeigen sollen, dass ein solches Vorgehen grundsätzlich technisch machbar ist. Aber selbst wenn diese Technologien zur Verfügung stehen werden, so wird man damit höchstens wenige Objekte gezielt wieder eintreten lassen können, nicht aber die große Mehrzahl der Satelliten und Raketenoberstufen.

Wiedereintritte von Satelliten lassen sich auch heute nicht vermeiden. Es treten praktisch wöchentlich Weltraumtrümmer in die Erdatmosphäre ein. In den letzten Jahren betrug die Gesamtmasse dieser Trümmer etwa 60 bis 80 Tonnen pro Jahr. Darunter sind kleinere Trümmerteile genauso wie ausgediente Raketenoberstufen und Satelliten verschiedenster Größe. In den seltensten Fällen werden Trümmerstücke gefunden. Verglichen damit ist die Gesamtmasse der jährlich auf die Erde eintreffenden natürlichen Objekte (Meteoriten) wesentlich größer als die Masse der künstlich aus Weltraumaktivitäten resultierenden Objekte oder Fragmente.

Obwohl die Wahrscheinlichkeit, dass Rosat über bewohntem Gebiet - oder gar Deutschland - niedergeht, gering ist, wird die Rosat-Flugbahn seit dem Ende der Mission ständig beobachtet. Die zuständigen Verwaltungsstellen auf unterschiedlichen Ebenen werden hierüber laufend informiert. Unter Beteiligung von wissenschaftlichen Experten hat die Interministerielle Koordinierungsgruppe des Bundes und der Länder im November 2010 einvernehmlich festgestellt, dass alle, auch die im unwahrscheinlichsten Fall zu erwartenden, Auswirkungen mit den in Deutschland vorhandenen Einsatzkräften, -plänen und -mitteln bewältigt werden können.