Mảnh vụn không gian, còn được gọi là rác không gian, vật liệu nhân tạo quay quanh Trái đất nhưng không còn hoạt động. Vật liệu này có thể lớn như một giai đoạn tên lửa bị loại bỏ hoặc nhỏ như một con chip siêu nhỏ. Phần lớn các mảnh vỡ là trong quỹ đạo trái đất thấp, trong phạm vi 2.000 km (1.200 dặm) của bề mặt Trái đất; Tuy nhiên, một số mảnh vỡ có thể được tìm thấy trong địa tĩnh trên quỹ đạo 35.786 km (22.236 dặm) phía trên xích đạo. Tính đến năm 2020, Mạng lưới giám sát không gian Hoa Kỳ đã theo dõi hơn 14.000 mảnh vụn không gian lớn hơn 10 cm (4 inch). Người ta ước tính rằng có khoảng 200.000 mảnh trong khoảng từ 1 đến 10 cm (0,4 đến 4 inch) và có thể có hàng triệu mảnh nhỏ hơn 1 cm. Một mảnh vỡ không gian mất bao lâu để rơi trở lại Trái đất phụ thuộc vào độ cao của nó. Objects dưới 600 km (375 dặm) quỹ đạo vài năm trước khi trở vào khí quyển của Trái đất. Objects trên 1.000 km (600 dặm) trên quỹ đạo trong nhiều thế kỷ.
Làm sáng tỏ
Bao nhiêu rác trong không gian?
Bạn có thể nghĩ rằng con người chúng ta giữ tất cả rác của chúng ta trên mặt đất, nhưng hóa ra chúng ta khá siêng năng trong việc xả rác.
Do tốc độ cao (lên đến 8 km [5 dặm] mỗi giây) mà tại đó các đối tượng trên quỹ đạo Trái đất, một vụ va chạm với ngay cả một mảnh nhỏ của rác vũ trụ có thể làm hỏng một tàu vũ trụ. Ví dụ, cửa sổ tàu con thoi thường phải được thay thế vì thiệt hại do va chạm với các mảnh vỡ nhân tạo nhỏ hơn 1 mm (0,04 inch). (Khi ở trên quỹ đạo, tàu con thoi bay thẳng về phía trước để bảo vệ khoang phi hành đoàn phía trước.)
Số lượng các mảnh vỡ trong không gian đe dọa cả phi hành đoàn và phi hành đoàn. Nguy cơ va chạm thảm khốc của tàu con thoi vũ trụ với một mảnh vụn không gian là 1 trên 300. (Đối với các nhiệm vụ đến Kính viễn vọng Không gian Hubble, với quỹ đạo cao hơn và nhiều mảnh vụn hơn, rủi ro là 1 trên 185.) là một cơ hội lớn hơn 1 phần 100.000 của một mảnh vỡ đã biết va chạm với Trạm vũ trụ quốc tế (ISS), các phi hành gia thực hiện một thao tác tránh mảnh vỡ trong đó quỹ đạo của ISS được nâng lên để tránh va chạm. Vào ngày 24 tháng 7 năm 1996, vụ va chạm đầu tiên giữa một vệ tinh hoạt động và một mảnh vụn vũ trụ đã xảy ra khi một mảnh vỡ từ tầng trên của tên lửa Ariane châu Âu va chạm với Cerise, một kính hiển vi của Pháp. Cerise đã bị hư hại nhưng vẫn tiếp tục hoạt động. Sự va chạm đầu tiên bị phá hủy một vệ tinh hoạt động xảy ra trên 10 tháng 2 năm 2009, khi Iridium 33, một vệ tinh thông tin liên lạc thuộc sở hữu của các công ty Mỹ Motorola, va chạm với Cosmos 2251, một hoạt động Nga vệ tinh viễn thông quân sự, khoảng 760 km (470 dặm) phía trên phía bắc Siberia, làm vỡ cả hai vệ tinh.
Sự kiện mảnh vụn vũ trụ tồi tệ nhất xảy ra vào ngày 11 tháng 1 năm 2007, khi quân đội Trung Quốc phá hủy vệ tinh thời tiết Fengyun-1C trong một cuộc thử nghiệm hệ thống chống vệ tinh, tạo ra hơn 3.000 mảnh vỡ, hoặc hơn 20% tổng số mảnh vỡ không gian. Trong vòng hai năm, những mảnh vỡ đó đã lan ra từ quỹ đạo ban đầu của Fengyun-1C để tạo thành một đám mây mảnh vụn hoàn toàn bao quanh Trái đất và điều đó sẽ không tái hiện bầu khí quyển trong nhiều thập kỷ. Vào ngày 22 tháng 1 năm 2013, vệ tinh BLITS (Ball Lens trong không gian) của Nga đã trải qua một sự thay đổi đột ngột về quỹ đạo và vòng quay của nó, khiến các nhà khoa học Nga từ bỏ nhiệm vụ. Thủ phạm được cho là đã va chạm giữa BLITS và một mảnh vỡ của Fengyun-1C. Những mảnh vỡ từ Fengyun-1C, Iridium 33, và Cosmos 2251 chiếm khoảng một nửa số mảnh vụn dưới 1.000 km (620 dặm).
Với số lượng mảnh vụn không gian ngày càng tăng, có những lo ngại rằng các vụ va chạm như giữa Iridium 33 và Cosmos 2251 có thể gây ra phản ứng dây chuyền (gọi là hội chứng Kessler sau nhà khoa học người Mỹ Donald Kessler), trong đó các mảnh vỡ không gian kết quả sẽ phá hủy các vệ tinh khác và cứ như vậy, với kết quả là quỹ đạo Trái đất thấp sẽ trở nên không sử dụng được. Để xử lý sự tích tụ của các mảnh vỡ như vậy, các cơ quan vũ trụ đã bắt đầu thực hiện các bước để giảm thiểu vấn đề, chẳng hạn như đốt hết nhiên liệu trong giai đoạn tên lửa để nó không phát nổ sau đó hoặc tiết kiệm đủ nhiên liệu để khử vệ tinh khi kết thúc nhiệm vụ. Vệ tinh RemoveDEBRIS của Anh, được phóng vào năm 2018 và được triển khai từ ISS, đã thử nghiệm hai công nghệ khác nhau để loại bỏ các mảnh vụn không gian: chụp bằng lưới và chụp bằng máy móc. RemoveDEBRIS cũng đã thử kiểm tra một con rồng để làm chậm vệ tinh để nó có thể lấy lại bầu khí quyển, nhưng cánh buồm không thể triển khai. Vệ tinh trong quỹ đạo địa tĩnh mà là gần cuối của nhiệm vụ của họ đôi khi được chuyển đến một “nghĩa địa” quỹ đạo 300 km (200 dặm) cao hơn.
