随着航天科技的发展及广泛应用，人类向太空发射的航天器也越来越多，相应地，“太空垃圾”也在增多。空间碎片的快速增长主要是因为占据空间物体总质量绝大部分的失效卫星和火箭体残骸的在轨爆炸及它们之间的碰撞解体，如Fengyun-1C的在轨爆炸和Cosmos2251与Iridium33的碰撞[5]导致了近地空间碎片数量的剧增。不考虑自然来源的微流星和宇宙颗粒，按照空间碎片的来源，可将其分为寿命终止或故障的失效航天器、火箭体残骸、任务相关碎片及它们之间的碰撞和爆炸产生的碎片[2]：①航天器在完成任务后若不进行离轨操作，则会在轨道上一直运行，直到因大气阻力等因素自然陨落，这对于轨道较高的物体而言将达到上百年甚至上万年。目前有效航天器仅为总发射量的1/3左右，其余大部分都已成为空间碎片。②火箭体残骸即为运载火箭末级与载荷分离后被遗弃在附近轨道上而形成的空间碎片。③任务相关碎片则包含了在航天器运行、部署及操作过程中产生的废弃物，其种类很多，例如支架分离碎片、爆炸螺栓、固体火箭发动机喷射物等。④其余碎片状物体大小不一，可能来自爆炸、碰撞，也可能是空间试验带来的遗弃物。这类碎片的主要组成材料是铝、铝合金、漆、钢、铜和钛等，并且81%是铝、铝合金和漆。地面超高速撞击试验表明这些由于各种原因产生的解体碎片形状不一，主要有片状、块状和一些不规则的形状，还有板状、柱状、盒状、杆状等。空间碎片主要来源的细致描述见表1-1[4]。
表1-1 空间碎片的主要来源[4]
由于各个国家的航天能力、航天活动频度和航天器（火箭）钝化水平不同，产生的人为空间碎片数量有很大的差别。根据美国空间监测网（Space Surveillance Network，SSN）的数据，世界各主要航天国家或组织在可编目物体数量上的分布见表1-2。通过计算，俄罗斯的航天器（火箭）产生的空间碎片占总数的34%、美国占33%、其他国家占33%。
表1-2 在轨可编目物体的数量分布
空间碎片的来源多样且种类繁多，为了更好地了解空间碎片的危害并做出相应的应对措施，通常依据可被观测、识别的程度将空间碎片按尺寸（直径）大小进行分类[1]。
（1）大碎片。尺寸大于10 cm的被称为大碎片，包括失效航天器、火箭体残骸及各种碎片残骸等，大部分都已编目并被SSN跟踪监测。
（2）危险碎片。尺寸处于1～10 cm之间的被称为危险碎片，因为这个尺度范围内的碎片无法跟踪观测，通常很难被有效防护，从而对载人或非载人航天器造成不可预计的损伤，包括爆炸、碰撞产生的小碎片及各种任务相关碎片。(www.xing528.com)
（3）小碎片。尺寸小于1 cm的被称为小碎片，其数目众多，与航天器的碰撞概率极高，尤其对近地轨道航天器，通常基于观测数据建立小碎片的环境模型并用通量描述。小碎片包括爆炸、碰撞产生的碎屑，固体火箭燃烧的产物及二次碎片云。
如图1-1所示，对于LEO区域内的不同尺寸空间碎片的累积数量分布情况，其中尺寸在5～10 mm之间的碎片数量占5 mm以上碎片总数的50%左右，由于其数量众多且不易于观测，从而成为航天器面临的主要威胁。目前，由于探测技术和观测条件等因素的限制，国际上只能对直径在10 cm以上的碎片进行跟踪监测，而10 cm以下的碎片仅仅能够近程预警或做防护措施。对于直径在1～10 cm之间的碎片，即危险碎片，其空间分布情况还不清楚，并且被动防护措施对危险碎片撞击的防护效果较差，故针对这一类碎片的跟踪观测、识别和防护是保障航天器运行安全的关键问题之一。
图1-1 LEO区域不同尺寸碎片的累积数量分布（见彩插）[3]
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