本文發表於《大眾科學》的前部落格網路，反映了作者的觀點，不一定代表《大眾科學》的觀點
在航天時代的早期，人們很少考慮作為衛星發射一部分而留在軌道上的物體。但是，隨著這些物體的數量增長，起初是穩步增長，然後從 Sputnik 發射以來的 50 多年中迅速增長，人們對受汙染的軌道領域的擔憂也隨之增加。近年來發生的一系列引人注目的事件使人們關注到這個問題。
任何在軌道上執行且不具有實際用途的人造物體都被視為碎片。常見的碎片種類包括已達到壽命終點的衛星；用於將衛星送入軌道的火箭級；衛星部署期間釋放的螺栓和其他物體（稱為任務相關碎片）；以及大型物體有意或無意解體產生的碎片。它還包括罕見的在軌道上失靈的航天器，例如俄羅斯的火衛一土壤探測器，該探測器原本計劃前往火星衛星，但預計將在未來幾天墜入地球。
近年來，美國軍方感測器跟蹤並在官方政府目錄中列出的大型物體數量已達到歷史新高，約為 15,000 件碎片，外加約 1,000 顆在役衛星。空間碎片數量的增長已引起關注，因為它們對衛星和載人航天器構成了威脅。軌道上物體極高的速度意味著小至一釐米的碎片也可能嚴重損壞或摧毀衛星。碎片可以在高海拔軌道上停留數十年甚至更長時間，因此隨著產生更多碎片，碎片會不斷積累。
關於支援科學新聞報道
如果您喜歡這篇文章，請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞報道 訂閱。透過購買訂閱，您將有助於確保有關塑造我們當今世界的發現和思想的具有影響力的故事的未來。
近五年，低地球軌道（海拔 2,000 公里以下）大型物體碰撞的風險增加了一倍。在 800 至 900 公里之間的高度密集使用的軌道上，執行中的衛星在其生命週期內被大型碎片擊中的機率現在可能為百分之幾。雖然對於任何單個衛星而言，這仍然是一個小風險，但它正變得與其他衛星壽命威脅（例如電氣故障）相當，而衛星所有者正在努力將這些威脅降至最低。
此外，NASA 和其他機構的最新研究表明，低地球軌道已經處於超臨界狀態：碎片的密度變得如此之大，以至於軌道上的碰撞產生的額外碎片比大氣阻力從軌道上清除碎片的速率還要快。額外的碎片粒子進一步增加了碰撞的頻率，導致緩慢的連鎖反應，稱為凱斯勒綜合徵，即使人類完全停止火箭發射，也會導致碎片數量增加。
這一事實具有重要的意義：需要補救措施，例如從軌道上移除大型、大塊的碎片。研究人員正在積極開發各種補救策略，但看不到快速或廉價的解決方案。
最大限度地減少碎片產生的直接挑戰也至關重要。新的軌道碎片來自兩種廣泛型別的活動。第一種是例行的太空活動和軌道上物體意外解體。第二種是反衛星（ASAT）武器對衛星的有意摧毀。
對碎片增長的擔憂促使美國和其他國家成立了機構間空間碎片協調委員會（IADC）；大約在 20 世紀 90 年代中期，國際社會開始採取認真措施，以減少正常太空行動中產生的碎片數量。一項重大改變是從衛星中排出可能爆炸的殘留燃料。這些努力有所幫助，但來自有意摧毀的另一類碎片有可能使任何成果化為烏有。下圖清楚地表明瞭這一點，該圖顯示了美國政府官方目錄中碎片數量的增長情況。
上圖中的紅色趨勢線顯示了從航天時代開始到 20 世紀 90 年代中期碎片增長的歷史趨勢。在隨後的十年中，增長率下降，轉而遵循藍色趨勢線。這種變化反映了 20 世紀 90 年代開始實施的碎片減緩措施，該圖顯示，碎片和任務相關碎片都保持大致不變。如果這種趨勢繼續下去，那麼與一切照舊的情況（即紅色趨勢線的推斷）相比，這 15 年的碎片減緩努力到現在將使太空中的大型物體減少約 3,000 個。
不幸的是，2007 年至 2009 年間發生的幾起重大事件反而使當前的碎片總數比紅色趨勢線高出約 2,000 個物體。2009 年的跳躍是由於美國銥星衛星和俄羅斯宇宙衛星之間意外碰撞造成的。但是，2007 年初的巨大跳躍（代表超過 3,000 塊大型碎片）是由於中國反衛星試驗有意摧毀了報廢的 1 噸重的風雲 3C 氣象衛星造成的。
反衛星武器可以完全摧毀衛星，產生大量碎片。此類攻擊的自然目標可能比中國試驗中摧毀的衛星大得多。例如，美國間諜衛星的質量遠超 10 噸。根據 NASA 的碎片模型和中國反衛星試驗，摧毀一顆 10 噸重的衛星可能會產生多達 75 萬塊大於一釐米的碎片，使低地球軌道中這種尺寸的碎片數量立即增加一倍或兩倍。
除非國際社會解決有意摧毀衛星的威脅，否則所有其他保護太空環境的努力都可能是徒勞的。這是一場碎片減緩的緩慢而穩步的方法可能無法贏得的競賽。