太空垃圾又称空间碎片或轨道碎片，是宇宙空间中除正在工作着的航天器以外的人造物体，包括运载火箭和航天器在发射过程中产生的碎片与报废的卫星，航天器表面材料的脱落，表面涂层老化掉下来的油漆斑块；航天器逸漏出的固体、液体材料；火箭和航天器爆炸、碰撞过程中产生的碎片。
自前苏联发射人类第一颗人造卫星斯普特尼克1号以来，全世界各国一共执行了超过4000次的发射任务，产生了大量的太空垃圾。虽然其中的大部分都通过落入大气层燃烧殆尽，但是截止2012年还有超过4500吨的太空垃圾残留在轨道上。美国于1958年发射的尖兵1号人造卫星报废后至今仍在其轨道上运行，是轨道上现存历史最长的太空垃圾。
太空垃圾的产生方式一共有以下三种：
一是有意或无意爆炸产生的航天器残骸。有意的爆炸，极大多数来自前苏联和美国太空战的“预习”。其中前苏联就曾进行了19次卫星拦截、爆炸试验，给太空带来了500～1000块大小不等的碎块垃圾。无意的爆炸，如1973年间，美国有7枚火箭在轨道上爆炸。1986年，欧洲发射的“阿丽亚娜”火箭刚进入轨道就发生爆炸，其碎块中大于10厘米的就有564块，还有2300多块小于10厘米的。
二是宇航员漫不经心的过失。如1982年，宇航员瓦伦丁·列勃捷夫在进行例行的太空行走时，他刚刚打开“礼炮7号”空间站的减压舱门，由于近乎真空的太空所具有的巨大吸力，把宇航员们不慎留在减压舱内的一些螺栓、垫圈和一支铅笔，都吸入太空，成为了太空垃圾。更令人遗憾的是，前苏联的一些宇航员还把在太空生活中产生的生活垃圾丢入太空。人们还发现，有一只被一名美国宇航员丢失的手套，竟在空中飘浮游荡了20多年。
三是卫星和火箭的残骸。一些失去效用的卫星，仍在轨道上飞行。虽然它们最终会因飞行速度减小，重返大气层而与大气层摩擦烧毁，但恐怕要在几十年到几百年以后。在近地空间里，还飘浮着许多火箭的残余部分，如火箭被丢弃的金属外壳、运载火箭的末级残体、散落下来的发动机和各种衔接部件等。
太空垃圾一般在高300-450公里的近地轨道上以每秒7-8公里，而在36000公里高度的地球静止轨道上则以每秒3公里的速度高速运动，根据轨道倾角碰撞时的相对速度甚至可以达到每秒10公里以上，因此具有巨大的破坏力。因此太空垃圾若与运作中的人造卫星、载人飞船或国际空间站相撞，会危及到设备甚至宇航员的生命，据计算一块直径为10厘米的太空垃圾就可以将航天器完全摧毁，数毫米大小的太空垃圾就有可能使它们无法继续工作。而太空垃圾也因此成为了国际问题。
自上世纪20世纪50年代超级大国进军宇宙以来，人类已经发射了四千多次航天运载火箭。据不完全统计，太空中现有直径大于10cm的太空垃圾九千多个，大于1.2cf的有10万个以上，而漆片和固体推进剂尘粒等微小颗粒个能数以百万计。
这些太空垃圾飞行速度极快（6-7km/秒），他们隐藏着巨大的杀伤力：一块10克重的太空垃圾撞上卫星，相当于两辆100km/时的小汽车相互碰撞，卫星会在1.5秒内被打穿或直接击毁！但一撞上，那就是毁灭性的。最让科学家头疼的是“雪崩效应”——每一次太空垃圾的相互碰撞不会互相湮灭，而会产生更多的碎片，这就是新的“大问题”。
太空垃圾的危害确实是让人头痛的，怎样清扫这些太空垃圾就成为了人类至关重要的难题。
保持清洁航天专家们已经开始研究限制空间垃圾的产生，以及消除空间垃圾的办法。如：将停止工作的卫星推进到其他轨道上去，以免同正常工作的卫星发生碰撞；用航天飞机把损坏的卫星带回到地球，以减少空间的大件垃圾。有一些科学家提出，使用激光武器，将太空垃圾在太空中直接焚烧掉。
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