空间碎片是指宇宙空间中除正在工作的航天器以外所有的人造物体，又称轨道碎片或碎片。空间碎片是人类空间活动的产物。近年来，随着人类发射的空间飞行器不断增多，废弃的助推火箭和航天器及其爆炸后产生的碎片不断累积，导致空间碎片的数量越来越多。如今，某些空间区域已经变得十分拥挤，对人类航天活动的危害日渐凸显，空间碎片已成为危害航天器安全的潜在杀手。图2-12是近地空间上的空间碎片分布模型图。

图2-12 近地空间上的空间碎片分布模型图

　　关于空间碎片的研究，国际上已经形成了一个专门的分支学科，并建立了相关的机构和观测网站，监测、搜索和研究空间碎片的分布、轨道和运动规律，对空间碎片进行编目，建立相关的数据库，研究防止空间碎片危害的对策等。位于美国科罗拉多州夏延山的空间监视中心（SSC)，就是专门研究空间碎片的。目前，该中心掌握的空间碎片编目已达9000多个。世界各航天大国的航天机构成立了专门的国际组织——机构间空间碎片协调委员会（IADC），中国国家航天局也是这个组织的成员。

　　科学家们通过观测研究认为，在低地球轨道上，空间碎片数量远远超过流星体。碎片的大小从微米级到米级都有，分布在常用的载人航天器轨道区域，按各自的自由衰减轨道运行。这些碎片的相对速度平均在10千米/秒以上，如果与航天器相撞，后果十分严重。特别是飞船、空间实验室、空间站这样长期在轨运行的大型航天器，遭遇碎片撞击的几率更大。有足够动能的碎片如果打穿太阳能电池阵防护层，造成电池阵短路或损坏电池阵，航天器就会失去能源支持，造成整个航天器报废。航天史上已经有碎片撞击航天器产生严重后果的事例。

　　法国1995年发射的西雷斯（CERISE）电子侦察卫星，1996年7月24日与1986年发射的阿里安（ARIANE）火箭残骸相撞，撞击时的相对速度达到14千米/秒。卫星的重力梯度稳定杆被撞断，卫星姿态失去控制。

　　在美国航天飞机120多次飞行过程中，共发生了50次轨道物体碰撞，25块舷窗因撞击需要更换。挑战者号航天飞机在一次飞行中，双层舷窗中的一层被小碎片撞击后打穿了一个小洞。据分析,航天飞机舷窗平均每5天就可能受到一次碎片撞击。美国长期暴露装置(LDEF)的返回材料表面有许多被砂蚀的小坑和穿孔，经分析证明是碎片所为。前苏联宇宙1275号（COSMOS-1275）导航卫星1981年7月发生爆炸事件，据推测也是由碎片撞击引起的。

　　空间碎片的另一种危害，是那些尺寸和质量都足够大的碎片，当其运行轨道衰减到一定程度后，会像流星一样穿过大气层陨落到地面上，如果击中重要的地面设施或人员，会造成重大事故和人员伤亡的悲剧。

　　为了保障载人航天的安全，中国科学家在20世纪90年代就开展了空间碎片研究。近年来，结合中国载人航天工程任务需求，为了能够科学地躲避和降低空间碎片对航天器和地面人类社会活动的危害，国内各相关研究机构加强联合和进行国际合作，组建综合观测、监测网，建立数据库，开发分析、研究、应用软件，并取得了重大成果。例如，在神舟5号和神舟6号飞行任务前后，空间环境预报中心利用自己开发的大碎片碰撞预警软件，计算了主要大碎片的分布情况和飞船与大碎片接近的情况，对飞船与大碎片的碰撞进行了风险评估，对可能出现的危险目标进行了实时监测预警，为保障飞船与航天员的安全发挥了重要作用。