حطام فضائي

خلال ثمانينيات القرن العشرين، سعت وكالة ناسا وغيرها من المجموعات الأمريكية إلى الحد من تراكم الحطام الفضائي. وقد طبقت شركة ماكدونيل دوغلاس حلاً تجريبياً عام 1981 لمركبة الإطلاق دلتا، وذلك بتحريك الصاروخ المعزز بعيداً عن حمولته وتفريغ أي وقود متبقٍ في خزاناته. ^{[ 29 ]} وقد أدى ذلك إلى القضاء على أحد مصادر تراكم الضغط في الخزانات، والذي كان يتسبب سابقاً في انفجارها وتكوّن المزيد من الحطام المداري. ^{[ 30 ]} إلا أن الدول الأخرى كانت أبطأ في تبني هذا الإجراء، وبسبب عدد من عمليات الإطلاق التي قام بها الاتحاد السوفيتي تحديداً ، تفاقمت المشكلة طوال العقد. ^{[ 31 ]}

تلت ذلك سلسلة جديدة من الدراسات، حيث سعت وكالة ناسا وقيادة الدفاع الجوي لأمريكا الشمالية (نوراد) وجهات أخرى إلى فهم أفضل للبيئة المدارية، وقامت كل منها برفع تقدير عدد قطع الحطام في منطقة الكتلة الحرجة. فعلى الرغم من أنه في عام 1981 (عندما نُشرت مقالة شيفتير) قُدّر عدد الأجسام بـ 5000 جسم، ^{[ 23 ]} إلا أن أجهزة الكشف الجديدة في نظام المراقبة الكهروضوئية الأرضية للفضاء السحيق رصدت أجسامًا جديدة. وبحلول أواخر التسعينيات، كان يُعتقد أن معظم الأجسام التي أُطلقت والبالغ عددها 28000 جسم قد تحللت بالفعل، وأن حوالي 8500 جسم لا تزال في المدار. ^{[ 32 ]} وبحلول عام 2005، رُفع هذا التقدير إلى 13000 جسم لا تزال في المدار، ^{[ 33 ]} وفي دراسة أُجريت عام 2006، ارتفع العدد إلى 19000 جسم نتيجة اصطدام صاروخ مضاد للأقمار الصناعية بقمر صناعي. ^{[ 34 ]} وفي عام 2011، صرّحت ناسا بأنها تتعقب 22000 جسم. ^{[ 35 ]}

أشار نموذجٌ لوكالة ناسا عام 2006 إلى أنه في حال عدم إطلاق أي مركبات فضائية جديدة، سيحتفظ الغلاف الجوي بالكثافة السكانية المعروفة آنذاك حتى عام 2055 تقريبًا، حين ستزداد تلقائيًا. ^{[ 36 ] [ 37 ]} وصرح ريتشارد كروثر، من وكالة تقييم وبحوث الدفاع البريطانية، عام 2002، بأنه يعتقد أن سلسلة التزايد ستبدأ حوالي عام 2015. ^{[ 38 ]} وأشارت الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة، في تلخيصها للرأي المهني، إلى اتفاق واسع النطاق على أن نطاقين من مدار الأرض المنخفض - من 900 إلى 1000 كيلومتر (620 ميلًا) و 1500 كيلومتر (930 ميلًا) - قد تجاوزا بالفعل الكثافة الحرجة. ^{[ 39 ]}      

في مؤتمر CEAS الأوروبي للطيران والفضاء لعام 2009، توقع الباحث هيو لويس من جامعة ساوثهامبتون أن يرتفع خطر الحطام الفضائي بنسبة 50% خلال العقد التالي، وأن يتضاعف أربع مرات خلال الخمسين عاماً القادمة. اعتباراً من عام 2009تم رصد أكثر من 13000 حالة اقتراب خطيرة من الموت أسبوعياً. ^{[ 40 ]}

حذّر تقرير صادر عن المجلس الوطني للبحوث الأمريكي عام 2011 وكالة ناسا من أن كمية الحطام الفضائي في المدار بلغت مستوىً حرجاً. ووفقاً لبعض النماذج الحاسوبية، فإن كمية الحطام الفضائي "قد وصلت إلى نقطة تحوّل، حيث يوجد حالياً ما يكفي منه في المدار للاصطدام المستمر وتكوين المزيد من الحطام، مما يزيد من خطر تعطل المركبات الفضائية". ودعا التقرير إلى وضع لوائح دولية للحد من الحطام وإجراء بحوث حول طرق التخلص منه. ^{[ 41 ]}

اعتبارًا من يناير 2019تشير التقديرات إلى وجود أكثر من 128 مليون قطعة من الحطام يقل حجمها عن 1 سم (0.39 بوصة) ، ونحو 900 ألف قطعة يتراوح حجمها بين 1 و10 سم. وبلغ عدد قطع الحطام الكبيرة (المعرفة بأنها التي يبلغ قطرها 10 سم أو أكثر ^{[ 50 ]} ) 34 ألف قطعة في عام 2019 ^{[ 8 ]} ، ومن المتوقع أن يصل إلى 37 ألف قطعة على الأقل بحلول يونيو 2023 ^{[ 51 ]} . ويبلغ الحد الأدنى للقياس التقني حوالي 3 مم (0.12 بوصة) ^{[ 52 ]} .      

اعتبارًا من عام 2020^{[ 53 ]} كان هناك 8000 طن متري من الحطام في المدار، وهو رقم من المتوقع أن يزداد.

في المدارات الأقرب إلى الأرض - التي يقل ارتفاعها عن 2000 كيلومتر (1200 ميل) ، والمعروفة باسم مدار الأرض المنخفض (LEO) - كان هناك تقليديًا عدد قليل من "المدارات العالمية" التي تُبقي عددًا من المركبات الفضائية في حلقات محددة (على عكس مدار الأرض الثابت بالنسبة للأرض ، وهو مدار واحد يستخدمه على نطاق واسع أكثر من 500 قمر صناعي ). ويُعاني مدار الأرض المنخفض حاليًا من تلوث بنسبة 85%. بدأ هذا الوضع بالتغير في عام 2019، حيث بدأت عدة شركات بنشر المراحل الأولى من كوكبات الإنترنت عبر الأقمار الصناعية ، والتي ستضم العديد من المدارات العالمية في مدار الأرض المنخفض، مع ما بين 30 إلى 50 قمرًا صناعيًا لكل مستوى مداري وارتفاع. تقليديًا، كانت مدارات مدار الأرض المنخفض الأكثر ازدحامًا تضم ​​عددًا من الأقمار الصناعية المتزامنة مع الشمس ، والتي تحافظ على زاوية ثابتة بين الشمس ومستوى المدار ، مما يُسهّل رصد الأرض بفضل ثبات زاوية الشمس والإضاءة. المدارات المتزامنة مع الشمس قطبية ، أي أنها تعبر المناطق القطبية. تدور أقمار المدار الأرضي المنخفض في مستويات متعددة، عادةً ما يصل إلى 15 مرة في اليوم، مما يتسبب في اقتراب متكرر بينها. وتكون كثافة الأقمار الصناعية - سواء النشطة منها أو المهجورة - أعلى بكثير في المدار الأرضي المنخفض. ^{[ 54 ]}      

تتأثر المدارات باضطرابات الجاذبية (والتي تشمل في المدار الأرضي المنخفض عدم انتظام مجال جاذبية الأرض نتيجة لاختلاف كثافة الكوكب)، ويمكن أن تحدث التصادمات من أي اتجاه. يبلغ متوسط ​​سرعة الاصطدام في المدار الأرضي المنخفض 10  كم/ث، مع سرعات قصوى تتجاوز 14  كم/ث بسبب انحراف المدار . ^{[ 55 ]} وقع اصطدام القمر الصناعي عام 2009 بسرعة اقتراب بلغت 11.7 كم/ث (26000 ميل/ساعة) ، ^{[ 56 ]} مما أدى إلى تكوين أكثر من 2000 قطعة حطام كبيرة. ^{[ 57 ]} تعبر هذه القطع العديد من المدارات الأخرى، مما يزيد من خطر اصطدام الحطام.  

يُفترض نظرياً أن اصطداماً كبيراً بما يكفي بين المركبات الفضائية قد يؤدي إلى تأثير متسلسل، أو حتى يجعل بعض المدارات الأرضية المنخفضة غير قابلة للاستخدام فعلياً على المدى الطويل من قِبل الأقمار الصناعية ، وهي ظاهرة تُعرف بمتلازمة كيسلر . ^{[ 58 ]} ويُتوقع أن يكون التأثير النظري عبارة عن سلسلة تفاعلات متسارعة من الاصطدامات التي قد تحدث، مما يزيد بشكل كبير من عدد وكثافة الحطام الفضائي في المدار الأرضي المنخفض، ويُفترض أن يحدث ذلك عند تجاوز كثافة حرجة معينة. ^{[ 59 ]}

تُجرى معظم مهمات الفضاء المأهولة على ارتفاع 400 كيلومتر (250 ميلًا) وما دونه، حيث يساعد احتكاك الهواء على إزالة الشظايا من المناطق. لا تتمتع طبقات الغلاف الجوي العليا بكثافة ثابتة عند أي ارتفاع مداري محدد؛ فهي تتغير نتيجة لظاهرة المد والجزر ، وتتمدد أو تنكمش على مدى فترات زمنية أطول نتيجة لظواهر الطقس الفضائي . ^{[ 60 ]} يمكن لهذه التأثيرات طويلة المدى أن تزيد من الاحتكاك على الارتفاعات المنخفضة؛ وكان تمدد الغلاف الجوي في التسعينيات عاملًا في انخفاض كثافة الحطام. ^{[ 61 ]} ومن العوامل الأخرى انخفاض عدد عمليات الإطلاق التي قامت بها روسيا؛ إذ أجرى الاتحاد السوفيتي معظم عمليات إطلاقه في السبعينيات والثمانينيات. ^{[ 62 ] : 7}  

في الارتفاعات العالية، حيث يكون احتكاك الهواء أقل أهمية، يستغرق تحلل المدار وقتًا أطول. يمكن للاحتكاك الجوي الطفيف ، والاضطرابات القمرية ، واضطرابات جاذبية الأرض، والرياح الشمسية ، وضغط الإشعاع الشمسي أن تجلب الحطام تدريجيًا إلى ارتفاعات منخفضة (حيث يتحلل)، ولكن في الارتفاعات العالية جدًا، قد يستغرق هذا قرونًا. ^{[ 63 ]} على الرغم من أن المدارات عالية الارتفاع أقل شيوعًا من مدارات الأرض المنخفضة، وأن ظهور المشكلة أبطأ، إلا أن الأرقام تتجه نحو العتبة الحرجة بسرعة أكبر. ^{[ 64 ]}

تتواجد العديد من أقمار الاتصالات في مدارات ثابتة بالنسبة للأرض، حيث تتجمع فوق أهداف محددة وتتشارك نفس المسار المداري. ورغم انخفاض السرعات بين هذه الأقمار، إلا أنه عندما يصبح قمر صناعي مهجورًا (مثل تيلستار 401 ) فإنه يتخذ مدارًا متزامنًا مع الأرض؛ إذ يزداد ميل مداره بمقدار 0.8 درجة تقريبًا، وتزداد سرعته بمقدار 160 كم/ساعة (99 ميل/ساعة) سنويًا. وتصل سرعة الاصطدام إلى ذروتها عند حوالي 1.5 كم/ث (0.93 ميل/ث) . وتتسبب الاضطرابات المدارية في انحراف المركبة الفضائية المعطلة طوليًا وترنح مستوى مدارها. ويُقدر عدد حالات الاقتراب القريبة (في حدود 50 مترًا) بواقع حالة واحدة سنويًا. ^{[ 65 ]} تشكل حطام الاصطدام خطرًا أقل على المدى القصير مقارنةً بالاصطدام في مدار أرضي منخفض، ولكن من المرجح أن يصبح القمر الصناعي غير قابل للتشغيل. وتُعد الأجسام الكبيرة، مثل أقمار الطاقة الشمسية ، عرضةً بشكل خاص للاصطدامات. ^{[ 66 ]}    

على الرغم من أن الاتحاد الدولي للاتصالات يشترط الآن إثبات إمكانية نقل القمر الصناعي من مداره عند انتهاء عمره الافتراضي، تشير الدراسات إلى أن هذا غير كافٍ. ^{[ 67 ]} ونظرًا لبُعد مدار الأرض الثابت بالنسبة للأرض (GEO) الذي يصعب معه قياس الأجسام التي يقل حجمها عن متر واحد (3 أقدام و3 بوصات) بدقة ، فإن طبيعة المشكلة غير معروفة تمامًا. ^{[ 68 ]} يمكن نقل الأقمار الصناعية إلى مواقع فارغة في مدار الأرض الثابت بالنسبة للأرض، مما يقلل الحاجة إلى المناورة ويسهل التنبؤ بحركتها المستقبلية. ^{[ 69 ]} وتُعد الأقمار الصناعية أو الصواريخ الداعمة في مدارات أخرى، وخاصة تلك العالقة في مدار النقل الثابت بالنسبة للأرض ، مصدر قلق إضافي نظرًا لسرعتها العالية عند عبور المدار.   

على الرغم من الجهود المبذولة للحد من المخاطر، فقد وقعت اصطدامات بين المركبات الفضائية. فقد اصطدم نيزك بقمر الاتصالات التابع لوكالة الفضاء الأوروبية، أوليمبوس-1، في 11 أغسطس 1993، وانتقل في نهاية المطاف إلى مدار التخلص من المركبات الفضائية . ^{[ 70 ]} وفي 29 مارس 2006، اصطدم جسم مجهول بقمر الاتصالات الروسي إكسبريس-AM11، مما أدى إلى تعطيله؛ ^{[ 71 ]} وقد أتيحت لمهندسيه فرصة كافية للتواصل معه وإرساله إلى مدار التخلص من المركبات الفضائية.

في عام 1958، أطلقت الولايات المتحدة المركبة الفضائية فانغارد 1 إلى مدار أرضي متوسط ​​(MEO). اعتبارًا من أكتوبر 2009 يُعدّ هذا الجزء، وهو المرحلة العليا من صاروخ إطلاق فانغارد 1 وقطعة الحطام المرتبطة به، أقدم الأجسام الفضائية الاصطناعية الباقية في المدار، ومن المتوقع أن تبقى كذلك حتى بعد عام 2250. ^{[ 74 ] [ 75 ]} اعتبارًا من مايو 2022 أدرج اتحاد العلماء المعنيين 5465 قمراً صناعياً عاملاً من بين 27000 قطعة معروفة من الحطام المداري التي تتبعتها قيادة الدفاع الجوي لأمريكا الشمالية (نوراد). ^{[ 76 ] [ 77 ]}

أحيانًا تُترك الأقمار الصناعية في مدارها بعد انتهاء جدواها. تشترط العديد من الدول إخضاع الأقمار الصناعية لعملية التخميل عند انتهاء عمرها الافتراضي. بعد ذلك، تُنقل الأقمار الصناعية إما إلى مدار أعلى مخصص للنفايات أو إلى مدار منخفض قصير الأجل. مع ذلك، فإن الأقمار الصناعية التي نُقلت بشكل صحيح إلى مدار أعلى لديها احتمال بنسبة 8% للثقب وتسرب سائل التبريد خلال فترة 50 عامًا. يتجمد سائل التبريد على شكل قطرات من سبيكة الصوديوم والبوتاسيوم الصلبة، مما يُنتج المزيد من الحطام. ^{[ 11 ] [ 78 ]}

على الرغم من استخدام التخميل، أو حتى قبل توحيد معاييره، انفجرت أو تحطمت العديد من الأقمار الصناعية وأجسام الصواريخ في مداراتها. ففي فبراير 2015، على سبيل المثال، انفجرت رحلة القمر الصناعي DMSP-F13 التابعة لبرنامج الأقمار الصناعية للأرصاد الجوية الدفاعية التابع للقوات الجوية الأمريكية في مدارها، مما أدى إلى تكوين ما لا يقل عن 149 قطعة من الحطام، والتي كان من المتوقع أن تبقى في المدار لعقود. ^{[ 79 ]} وفي وقت لاحق من العام نفسه، تحطم القمر الصناعي NOAA-16 ، الذي تم إيقاف تشغيله بعد خلل في يونيو 2014، في مداره إلى ما لا يقل عن 275 قطعة. ^{[ 80 ]} أما بالنسبة للبرامج الأقدم، مثل قمري Meteor 2 و Kosmos اللذين يعودان إلى الحقبة السوفيتية ، فقد أدت عيوب التصميم إلى العديد من حالات التحطم - 68 حالة على الأقل بحلول عام 1994 - بعد إيقاف تشغيلها، مما أسفر عن المزيد من الحطام. ^{[ 42 ]}  

تشمل الحطام الفضائي قفازًا فقده رائد الفضاء إد وايت خلال أول مهمة سير في الفضاء (EVA) أمريكية، وكاميرا فقدها مايكل كولينز بالقرب من جيميني 10 ، وبطانية حرارية فُقدت خلال مهمة STS-88 ، وأكياس قمامة تخلص منها رواد الفضاء السوفييت خلال عمر محطة مير الذي امتد 15 عامًا، ^{[ 81 ]} ومفتاح ربط، وفرشاة أسنان. ^{[ 82 ]} فقدت سونيتا ويليامز، من مهمة STS-116، كاميرا خلال مهمة سير في الفضاء. وخلال مهمة سير في الفضاء ضمن مهمة STS-120 لترميم لوحة شمسية ممزقة، فُقدت كماشة، وفي مهمة سير في الفضاء ضمن مهمة STS-126 ، فقدت هايدماري ستيفانيشين-بيبر حقيبة أدوات بحجم حقيبة يد. ^{[ 83 ]}

يحدث التفتت في المدار عندما يتفكك جسم اصطناعي في الفضاء بشكل غير متوقع أو يتناثر منه مواد خارج نطاق مهمته المحددة، مما يجعله المصدر الرئيسي للحطام الفضائي المُفهرس. تاريخيًا، كان السبب الرئيسي لمعظم حالات التفتت هو الانفجار المفاجئ للمراحل العليا للصواريخ المستهلكة والأقمار الصناعية الخارجة عن الخدمة نتيجة لتراكم الضغط الداخلي أو بقايا الوقود. ^{[ 84 ]} ومع ذلك، تُعد التجارب المتعمدة للأسلحة والاصطدامات العرضية بسرعات فائقة من العوامل المهمة أيضًا في زيادة كمية الحطام المداري. ^{[ 85 ]}

معززات

يعود جزء كبير من الحطام إلى تفكك المراحل العلوية للصواريخ (مثل المرحلة العلوية بالقصور الذاتي ) نتيجة لتحلل الوقود غير المُفرَّغ . ^{[ 86 ]} أول حالة من هذا القبيل كانت إطلاق القمر الصناعي ترانزيت-4أ عام 1961. بعد ساعتين من دخوله المدار، انفجرت المرحلة العلوية من صاروخ أبلستار . حتى الصواريخ المعززة التي لا تتفكك قد تُشكّل مشكلة. أحد أكبر حوادث الاصطدام المعروفة كان لصاروخ معزز من طراز أريان سليم . ^{[ 62 ] : 2}

على الرغم من أن وكالة ناسا والقوات الجوية الأمريكية تشترطان الآن تخميل المرحلة العليا، فإن مركبات الإطلاق الأخرى - مثل وكالات الفضاء الصينية والروسية - لا تشترط ذلك. أما المراحل السفلى، مثل معززات الصواريخ الصلبة لمكوك الفضاء أو مركبات إطلاق ساتورن 1B التابعة لبرنامج أبولو ، فلا تصل إلى المدار. ^{[ 87 ]}  

أمثلة:

• تحطم صاروخان يابانيان من طراز H-2A في عام 2006. ^{[ 88 ]}
• انفجر صاروخ روسي من طراز بريز-إم في مداره فوق جنوب أستراليا في 19 فبراير 2007. أُطلق الصاروخ في 28 فبراير 2006 حاملاً قمر الاتصالات عربسات-4A ، وتعطل قبل أن ينفد وقوده. ورغم أن الانفجار رُصد بالفيديو من قِبل علماء الفلك، إلا أن مسار المدار حال دون قياس سحابة الحطام بالرادار. وبحلول 21 فبراير 2007، تم تحديد أكثر من 1000 شظية. ^{[ 89 ] [ 90 ]} كما سجل مرصد سيليستراك تفكك الصاروخ في 14 فبراير 2007. ^{[ 91 ]}
• تفكك صاروخ بريز-إم آخر في 16 أكتوبر 2012 بعد فشل إطلاق صاروخ بروتون-إم في 6 أغسطس . ولم يُعرف مقدار وحجم الحطام. ^{[ 92 ]}
• تُشكّل المرحلة الثانية من صاروخ زينيت-2 ، والتي تُطلق عليها الحكومات الغربية اسم SL-16، إلى جانب المراحل الثانية من صاروخي فوستوك وكوزموس ، حوالي 20% من إجمالي كتلة حطام الإطلاق في المدار الأرضي المنخفض. ^{[ 93 ]} وقد أظهر تحليلٌ حدّد أكثر 50 جسمًا من الحطام إثارةً للقلق إحصائيًا في المدار الأرضي المنخفض أن أكثر 20 جسمًا منها كانت جميعها مراحل عليا من صاروخ زينيت-2. ^{[ 94 ]}
• انفجر صاروخ دلتا 2 المستخدم لإطلاق مركبة الفضاء COBE التابعة لناسا عام 1989 في 3 ديسمبر 2006. وقد حدث ذلك على الرغم من أن الوقود المتبقي فيه قد تم تفريغه بالفعل إلى الفضاء. ^{[ 88 ]}
• In 2018–2019, three different Atlas VCentaur second stages broke up.^[95][96][97]
• In December 2020, scientists confirmed that a previously detected near-Earth object, 2020 SO, was rocket booster space junk launched in 1966 orbiting Earth and the Sun.^[98]
• At least eight Delta rockets have contributed orbital debris in the Sun-synchronous low Earth orbit environment. The variant of the Delta upper stage that was used in the 1970s was found to be prone to in-orbit explosions. Starting in 1981, depletion burns –to get rid of excess propellant –became standard and no Delta Rocket Bodies launched after 1981 experienced severe fragmentations afterward, but some of those launched prior to 1981 continued to explode. In 1991, the Delta 1975-052B fragmented, 16 years after launch, demonstrating the resilience of the propellent.^[99]

Weapons

In addition to the accidental creation of debris, some has been made intentionally through the deliberate destruction of satellites. This has been done as a test of anti-satellite or anti-ballistic missile technology, or to prevent a sensitive satellite from being examined by a foreign power.^[42] The United States has conducted over 30 anti-satellite weapons tests (ASATs), the Soviet Union/Russia has performed at least 27, China has performed 10 and India has performed at least one.^[100][101] The most recent ASATs were the Chinese interception of FY-1C, Russian trials of its PL-19 Nudol, the American interception of USA-193 and India's interception of an unstated live satellite.^[101]

A former source of debris was anti-satellite weapons (ASATs) testing by the US and Soviet Union during the 1960s and 1970s. North American Aerospace Defense Command (NORAD) only collected data for Soviet tests, and debris from US tests were identified subsequently.^[102] By the time the debris problem was understood, widespread ASAT testing had ended. The US Program 437 was shut down in 1975.^[103]

استأنفت الولايات المتحدة برامجها المضادة للأقمار الصناعية في ثمانينيات القرن الماضي باستخدام صاروخ فوغت ASM-135 المضاد للأقمار الصناعية . وفي عام 1985، دمر اختبار قمر صناعي يزن طنًا واحدًا (2200 رطل) يدور على ارتفاع 525 كيلومترًا (326 ميلًا) ، مما أدى إلى تكوين آلاف القطع من الحطام يزيد حجمها عن سنتيمتر واحد (0.39 بوصة) . عند هذا الارتفاع، أدى الاحتكاك الجوي إلى تدهور مدار معظم الحطام في غضون عقد من الزمن. وأعقب الاختبار وقفٌ فعليٌّ للتجارب. ^{[ 104 ]}     

أُدينت الحكومة الصينية بسبب التداعيات العسكرية وكمية الحطام الناتج عن تجربة صاروخ مضاد للأقمار الصناعية عام 2007 ، ^{[ 105 ]} والتي تُعدّ أكبر حادثة حطام فضائي منفردة في التاريخ (حيث خلّفت أكثر من 2300 قطعة بحجم كرة الغولف أو أكبر، وأكثر من 35000 قطعة بحجم 1 سم (0.4 بوصة) أو أكبر، ومليون قطعة بحجم 1 مم (0.04 بوصة) أو أكبر). كان القمر الصناعي المستهدف يدور على ارتفاع يتراوح بين 850 كم (530 ميلاً) و 882 كم (548 ميلاً) ، وهي المنطقة الأكثر كثافة بالأقمار الصناعية في الفضاء القريب من الأرض. ^{[ 106 ]} ونظرًا لانخفاض مقاومة الغلاف الجوي عند هذا الارتفاع، فإن الحطام يعود ببطء إلى الأرض، وفي يونيو 2007، قامت مركبة تيرا الفضائية البيئية التابعة لناسا بمناورة لتجنب الاصطدام بالحطام. ^{[ 107 ]} أشار برايان ويدن، وهو ضابط في سلاح الجو الأمريكي وعضو في مؤسسة العالم الآمن، إلى أن انفجار القمر الصناعي الصيني عام 2007 قد خلّف أكثر من 3000 جسم منفصل من الحطام المداري الذي استلزم تتبعه. ^{[ 108 ]}        

في 20 فبراير/شباط 2008، أطلقت الولايات المتحدة صاروخ SM-3 من على متن حاملة الطائرات يو إس إس ليك إيري لتدمير قمر صناعي تجسسي أمريكي معيب يُعتقد أنه كان يحمل 450 كيلوغرامًا (1000 رطل) من وقود الهيدرازين السام . وقع الحادث على ارتفاع حوالي 250 كيلومترًا (155 ميلًا) . ^{[ 109 ]} كان الهدف من الصاروخ تقليل كمية الحطام، الذي (بحسب قائد القيادة الاستراتيجية في البنتاغون، كيفن تشيلتون) كان قد تحلل بحلول أوائل عام 2009. ^{[ 110 ]}    

في 27 مارس/آذار 2019، أعلن رئيس الوزراء الهندي ناريندرا مودي أن الهند أسقطت أحد أقمارها الصناعية في المدار الأرضي المنخفض بصاروخ أرضي. وأوضح أن العملية، التي تُعد جزءًا من مهمة شاكتي ، تهدف إلى حماية مصالح البلاد في الفضاء. بعد ذلك، أعلنت قيادة الفضاء التابعة للقوات الجوية الأمريكية أنها تتعقب 270 قطعة جديدة من الحطام الفضائي، لكنها توقعت ازدياد العدد مع استمرار جمع البيانات. ^{[ 111 ]}

في 15 نوفمبر 2021، دمرت وزارة الدفاع الروسية القمر الصناعي كوسموس 1408 ^{[ 112 ]} الذي كان يدور على ارتفاع حوالي 450  كيلومترًا، مما أدى إلى تكوين "أكثر من 1500 قطعة من الحطام القابل للتتبع ومئات الآلاف من قطع الحطام غير القابل للتتبع" وفقًا لوزارة الخارجية الأمريكية. ^{[ 113 ]}

قد تشكل النفايات الفضائية خطراً على الأقمار الصناعية والمركبات الفضائية العاملة. وقد أشير إلى أن مدار الأرض قد يصبح غير قابل للمرور إذا ازداد خطر الاصطدام بشكل كبير، وهي ظاهرة تُعرف باسم متلازمة كيسلر . ^{[ 114 ]}

مع ذلك، ونظرًا لأن المخاطر التي تتعرض لها المركبات الفضائية تزداد مع ازدياد كثافة الحطام الفضائي، فمن الأدق القول إن المدار الأرضي المنخفض سيصبح غير صالح للاستخدام من قبل المركبات المدارية. أما الخطر الذي يهدد المركبات التي تعبر المدار الأرضي المنخفض للوصول إلى مدار أعلى فسيكون أقل بكثير نظرًا لقصر مدة العبور.

مركبة فضائية غير مأهولة

على الرغم من أن المركبات الفضائية محمية عادةً بدروع ويبل ، فإن الألواح الشمسية، المعرضة لأشعة الشمس، تتآكل نتيجة اصطدامات منخفضة الكتلة. حتى الاصطدامات الصغيرة يمكن أن تُنتج سحابة من البلازما تُشكل خطرًا كهربائيًا على الألواح. ^{[ 115 ]}

يُعتقد أن الأقمار الصناعية قد دُمرت بفعل النيازك الدقيقة والحطام المداري الصغير. وكانت أولى حالات الفقدان المشتبه بها هي القمر الصناعي كوسموس 1275 ، الذي اختفى في 24 يوليو 1981، بعد شهر من إطلاقه. لم يكن كوسموس يحتوي على وقود متطاير، لذا بدا أنه لا يوجد شيء داخل القمر الصناعي يمكن أن يتسبب في الانفجار المدمر. ومع ذلك، لم يتم إثبات هذه الفرضية، وهناك فرضية أخرى مطروحة مفادها أن البطارية هي التي انفجرت. وأظهرت عمليات التتبع أنها تحطمت إلى 300 جسم. ^{[ 116 ]}

تم تأكيد العديد من حالات الاصطدام منذ ذلك الحين. على سبيل المثال، في 24 يوليو 1996، أصيب القمر الصناعي الفرنسي الصغير " سيريز" بشظايا من معزز المرحلة العليا H-10 لصاروخ أريان 1، الذي انفجر في نوفمبر 1986. ^{[ 62 ] : 2} وفي 29 مارس 2006، أصيب قمر الاتصالات الروسي "إكسبريس-AM11" بجسم مجهول، مما أدى إلى تعطيله. ^{[ 71 ]} وفي 13 أكتوبر 2009، عانى القمر الصناعي "تيرا" من عطل في إحدى خلايا البطارية، بالإضافة إلى خلل في نظام التحكم في سخان البطارية، واعتُبر ذلك لاحقًا نتيجة محتملة لهجوم بصاروخ موجه متعدد الأغراض (MMOD). ^{[ 117 ]} وفي 12 مارس 2010، فقد القمر الصناعي "أورا" الطاقة من نصف إحدى لوحاته الشمسية الإحدى عشرة، وعُزي ذلك إلى هجوم بصاروخ موجه متعدد الأغراض (MMOD). ^{[ 118 ]} في 22 مايو 2013، تعرض القمر الصناعي GOES 13 لهجوم MMOD، مما أدى إلى فقدانه القدرة على تتبع النجوم التي كان يستخدمها للحفاظ على وضعه التشغيلي. واستغرق الأمر قرابة شهر حتى عاد القمر الصناعي إلى العمل. ^{[ 119 ]}

وقع أول اصطدام كبير بين قمرين صناعيين في 10 فبراير 2009. اصطدم القمر الصناعي المهجور كوزموس 2251، الذي يزن 950 كيلوغرامًا (2090 رطلًا) ، بالقمر الصناعي العامل إيريديوم 33 ، الذي يزن 560 كيلوغرامًا (1230 رطلًا) ، على مسافة 800 كيلومتر (500 ميل) ^{[ 120 ]} فوق شمال سيبيريا . بلغت السرعة النسبية للاصطدام حوالي 11.7 كيلومترًا في الثانية (7.3 ميلًا في الثانية) ، أو حوالي 42120 كيلومترًا في الساعة (26170 ميلًا في الساعة) . ^{[ 121 ]} دُمر كلا القمرين الصناعيين، مما أدى إلى تناثر آلاف القطع الصغيرة من الحطام، مع بقاء قضايا المسؤولية القانونية والسياسية دون حل حتى بعد مرور سنوات. ^{[ 122 ] [ 123 ] [ 124 ]}          

في 22 يناير 2013، تعرض القمر الصناعي الروسي BLITS (المخصص لقياس المسافة بالليزر) لضربة من الحطام يُشتبه في أنها ناجمة عن تجربة صاروخ صيني مضاد للأقمار الصناعية أجريت عام 2007 ، مما أدى إلى تغيير مداره ومعدل دورانه. ^{[ 125 ]}

تُجري الأقمار الصناعية أحيانًا مناورات لتجنب الاصطدام ^، وقد يراقب مشغلو الأقمار الصناعية الحطام الفضائي كجزء من تخطيط المناورات. على سبيل المثال، في يناير 2017، عدّلت وكالة الفضاء الأوروبية مدار إحدى مركباتها الفضائية الثلاث التابعة ^{لمهمة Swarm ،} استنادًا ^إلى بيانات من مركز عمليات الفضاء المشترك الأمريكي ، لتقليل خطر الاصطدام من القمر الصناعي الروسي المهجور Cosmos-375 ^.

مركبة فضائية مأهولة

تُعدّ الرحلات المأهولة عرضةً بشكل خاص لتأثيرات الحطام الفضائي في مسارها المداري. وقد أثرت مناورات التجنب العرضية أو التآكل الناتج عن الحطام الفضائي على المدى الطويل على مكوك الفضاء ومحطة الفضاء مير ومحطة الفضاء الدولية.

مهمات مكوك الفضاء

منذ بدايات مهمات المكوك الفضائي، استخدمت ناسا قدرات نظام نوراد لمراقبة الفضاء لتقييم مسار المكوك المداري بحثًا عن الحطام. في ثمانينيات القرن الماضي، استهلك هذا جزءًا كبيرًا من قدرة نوراد. ^{[ 30 ]} جرت أول مناورة لتجنب الاصطدام خلال مهمة STS-48 في سبتمبر 1991؛ ^{[ 128 ]} حيث تم تشغيل أحد محركات الدفع لمدة سبع ثوانٍ لتجنب حطام القمر الصناعي المهجور كوسموس 955. [ ^{129 ] ونُفذت} مناورات مماثلة في المهمات 53 و72 و82. ^{[ 128 ]}

كانت إحدى أولى الحوادث التي سلطت الضوء على مشكلة الحطام الفضائي تلك التي وقعت خلال الرحلة الثانية لمكوك الفضاء تشالنجر ، STS-7. فقد اصطدمت شظية طلاء بنافذته الأمامية، مُحدثةً حفرة يزيد عرضها عن 1 ملم (0.04 بوصة) . وفي رحلة STS-59 عام 1994، تعرضت نافذة مكوك الفضاء إنديفور الأمامية لحفرةٍ تُقارب نصف عمقها. وازدادت حالات اصطدام الحطام الطفيف منذ عام 1998. ^{[ 130 ]}  

كان تشقق النوافذ والأضرار الطفيفة التي تلحق ببلاطات نظام الحماية الحرارية (TPS) شائعة بالفعل بحلول تسعينيات القرن الماضي. لاحقًا، تم توجيه المكوك الفضائي بحيث يكون ذيله أولًا لتحمل نسبة أكبر من حمولة الحطام على المحركات وحجرة الشحن الخلفية، والتي لا تُستخدم في المدار أو أثناء الهبوط، وبالتالي فهي أقل أهمية للتشغيل بعد الإطلاق. عند الطيران متصلًا بمحطة الفضاء الدولية ، كان يتم قلب المكوك بحيث تحمي المحطة الأكثر تدريعًا المركبة المدارية. ^{[ 131 ]}

خلصت دراسة أجرتها وكالة ناسا عام 2005 إلى أن الحطام يمثل ما يقارب نصف المخاطر الإجمالية التي تهدد مكوك الفضاء. ^{[ 131 ] [ 132 ]} وكان اتخاذ قرار تنفيذي بالمضي قدمًا ضروريًا إذا تجاوز احتمال الاصطدام الكارثي 1 من 200. في مهمة عادية (في مدار منخفض) إلى محطة الفضاء الدولية، كان الخطر حوالي 1 من 300، ولكن مهمة إصلاح تلسكوب هابل نُفذت على ارتفاع مداري أعلى يبلغ 560 كيلومترًا (350 ميلًا)، حيث حُسب الخطر مبدئيًا بنسبة 1 من 185 (يعود ذلك جزئيًا إلى اصطدام القمر الصناعي عام 2009). أدى إعادة التحليل باستخدام بيانات أدق عن الحطام إلى خفض الخطر المُقدّر إلى 1 من 221، ومضت المهمة قدمًا. ^{[ 133 ]}  

استمرت حوادث الحطام في مهمات مكوك الفضاء اللاحقة. فخلال مهمة STS-115 عام 2006، أحدثت شظية من لوحة الدوائر ثقبًا صغيرًا في ألواح المبرد في حجرة الشحن بمكوك الفضاء الأمريكي أتلانتس . ^{[ 134 ]} وفي مهمة STS-118 عام 2007، أحدث الحطام ثقبًا يشبه ثقب الرصاصة في لوحة المبرد بمكوك الفضاء الأمريكي إنديفور . ^{[ 135 ]}

مير

كان التآكل الناتج عن الصدمات ملحوظًا في محطة الفضاء السوفيتية مير ، نظرًا لأنها بقيت في الفضاء لفترات طويلة بألواحها الشمسية الأصلية. ^{[ 136 ] [ 137 ]}

محطة الفضاء الدولية

تستخدم محطة الفضاء الدولية أيضًا درع ويبل لحماية مكوناتها الداخلية من الحطام الصغير. ^{[ 138 ]} مع ذلك، يصعب حماية الأجزاء الخارجية (وخاصة ألواحها الشمسية ). في عام 1999، توقعت التقديرات أن تتدهور ألواح محطة الفضاء الدولية بنسبة 0.23% تقريبًا خلال أربع سنوات بسبب تأثير "التآكل الرملي" الناتج عن اصطدامها بحطام مداري صغير. ^{[ 139 ]} عادةً ما تُنفذ مناورة تجنب الاصطدام لمحطة الفضاء الدولية إذا "كان هناك احتمال أكبر من واحد في 10000 لاصطدام حطام". ^{[ 140 ]} اعتبارًا من يناير 2014 ^{[ 140 ]} وقد تم إجراء ست عشرة مناورة خلال الخمسة عشر عامًا التي قضتها محطة الفضاء الدولية في مدارها. ^{[ 141 ]} وبحلول عام 2019، تم تسجيل أكثر من 1400 اصطدام للنيازك والحطام المداري على محطة الفضاء الدولية.

كإجراء آخر للحد من المخاطر التي يتعرض لها رواد الفضاء على متن محطة الفضاء الدولية، طلبت إدارة العمليات من الطاقم الاحتماء داخل مركبة سويوز ثلاث مرات بسبب تأخر التحذيرات من اقتراب الحطام. بالإضافة إلى تشغيل المحركات ست عشرة مرة، وإصدار أوامر الاحتماء داخل كبسولة سويوز ثلاث مرات، لم تُستكمل إحدى المناورات لعدم توفر التحذير الكافي لعدة أيام اللازم لتحميل جدول زمني للمناورة إلى حاسوب المحطة. ^{[ 140 ] [ 142 ] [ 143 ]} وفي حادثة وقعت في مارس 2009، سقط حطام يُعتقد أنه قطعة بطول 10 سم (3.9 بوصة) من القمر الصناعي كوسموس 1275. ^{[ 144 ]} وفي عام 2013، لم تُجرِ إدارة عمليات محطة الفضاء الدولية أي مناورة لتجنب أي حطام، بعد أن سجلت رقماً قياسياً بأربع مناورات لتجنب الحطام في العام السابق. ^{[ 140 ]}  

متلازمة كيسلر

متلازمة كيسلر، ^{[ 146 ] [ 147 ]} التي اقترحها عالم ناسا دونالد ج. كيسلر عام 1978، هي سيناريو نظريٌّ تكون فيه كثافة الأجسام في المدار الأرضي المنخفض عاليةً لدرجة أن التصادمات بينها قد تُسبب تأثيرًا متسلسلًا، حيث يُولِّد كل تصادم حطامًا فضائيًا يزيد من احتمالية وقوع تصادمات أخرى. ^{[ 148 ]} وقد افترض أيضًا أن أحد تبعات حدوث ذلك هو أن توزيع الحطام في المدار قد يجعل الأنشطة الفضائية واستخدام الأقمار الصناعية في نطاقات مدارية محددة غير عملي اقتصاديًا لأجيال عديدة. ^{[ 148 ]}

أثار ازدياد عدد الأجسام نتيجةً لدراسات أواخر التسعينيات جدلاً واسعاً في أوساط مجتمع الفضاء حول طبيعة المشكلة والتحذيرات الخطيرة السابقة. ووفقاً لاستنتاجات كيسلر عام 1991 وتحديثاته عام 2001، ^{[ 149 ]} من المفترض أن يكون تأثير بيئة المدار الأرضي المنخفض (LEO) على ارتفاع 1000 كيلومتر (620 ميلاً) متسلسلاً. مع ذلك، لم يقع سوى حادث اصطدام رئيسي واحد بين قمرين صناعيين: اصطدام إيريديوم 33 وكوزموس 2251 عام 2009. وقد أدى غياب التأثير المتسلسل الواضح على المدى القصير إلى تكهنات بأن التقديرات الأصلية بالغت في حجم المشكلة. ^{[ 150 ]} لكن وفقاً لكيسلر عام 2010، قد لا يكون التأثير المتسلسل واضحاً إلا بعد أن يتقدم كثيراً، وهو ما قد يستغرق سنوات. ^{[ 151 ]}  

معظم الحطام يحترق في الغلاف الجوي، أو يتناثر في المحيط. ^{[ 152 ]} يصل حوالي طن واحد من الحطام إلى الأرض أسبوعيًا، اعتبارًا من عام 2026. ^{[ 152 ]} في عام 2025، أصدرت قوة الفضاء الأمريكية تنبيهات بشأن ما يقرب من 820 جسمًا تدخل الغلاف الجوي. ^{[ 152 ]} وقد ارتفع هذا العدد من 110 أجسام في عام 2015. ^{[ 152 ]} ويتوقع الخبراء أن تزداد هذه الأرقام بالتزامن مع ازدياد عدد عمليات إطلاق الصواريخ: فقد شهد عام 2025 نحو 300 عملية إطلاق، بينما شهد عام 2015 أقل من 100 عملية . ^{[ 152 ]}

لا توجد سوى حالة موثقة واحدة لإصابة شخص بحطام فضائي، حيث أصابت قطعة من خزان وقود صاروخ دلتا 2 امرأة نجت دون إصابات. ^{[ 152 ] [ 153 ]} يساهم احتراق الحطام في الغلاف الجوي في تلوث الهواء. ^{[ 154 ] [ 155 ]} تحكم معاهدات الأمم المتحدة، التي تم تحديثها آخر مرة في عام 2007 وهي غير ملزمة، المسؤولية عن الحطام الفضائي الذي يُلحق الضرر بالأشخاص أو الممتلكات. ^{[ 152 ]}

تُعدّ أجهزة الرادار والكواشف البصرية، مثل الليدار، الأدوات الرئيسية لتتبع الحطام الفضائي. ورغم أن الأجسام التي يقل حجمها عن 10 سم (4 بوصات) تتميز بانخفاض استقرار مداراتها، إلا أنه يُمكن تتبع حطام صغير يصل حجمه إلى 1 سم، ^{[ 156 ] [ 157 ]} إلا أن تحديد المدارات لإعادة الرصد أمرٌ صعب. ويبقى معظم الحطام غير مرصود. وقد تتبّع مرصد ناسا للحطام المداري الحطام الفضائي باستخدام تلسكوب عبور ذي مرآة سائلة قطرها 3 أمتار (10 أقدام) . ^{[ 158 ]} كما يُمكن لموجات الراديو FM رصد الحطام بعد انعكاسها عنه على جهاز استقبال. ^{[ 159 ]} وقد يكون التتبع البصري نظام إنذار مبكر مفيدًا على المركبات الفضائية. ^{[ 160 ]}     

تحتفظ القيادة الاستراتيجية الأمريكية بفهرس للأجسام المدارية المعروفة، باستخدام رادارات وتلسكوبات أرضية، وتلسكوب فضائي (كان الغرض منه في الأصل التمييز بينها وبين الصواريخ المعادية). وقد ضمّت نسخة عام 2009 حوالي 19000 جسم. ^{[ 161 ]} وتأتي بيانات أخرى من تلسكوب الحطام الفضائي التابع لوكالة الفضاء الأوروبية ( TERA) ، ^{[ 162 ]} ورادارات غولدستون وهاياستاك ، ^{[ 163 ]} وإيسكات ، ورادار كوبرا داين ذي المصفوفة الطورية ، ^{[ 164 ]} لاستخدامها في نماذج بيئة الحطام مثل نموذج البيئة الأرضية للنيازك والحطام الفضائي التابع لوكالة الفضاء الأوروبية (MASTER) .

تُعدّ المعدات الفضائية المُستعادة مصدرًا قيّمًا للمعلومات حول التوزيع الاتجاهي وتكوين تدفق الحطام (دون المليمتر). أمضى قمر LDEF الصناعي، الذي أُطلق بواسطة مهمة STS-41-C تشالنجر واستُعيد بواسطة مهمة STS-32 كولومبيا، 68 شهرًا في المدار لجمع بيانات الحطام. كما استُخدم قمر EURECA الصناعي ، الذي أُطلق بواسطة مهمة STS-46 أتلانتس عام 1992 واستُعيد بواسطة مهمة STS-57 إنديفور عام 1993، لدراسة الحطام. ^{[ 165 ]}

أُعيدت الألواح الشمسية لتلسكوب هابل الفضائي بواسطة مهمتي إس تي إس-61 إنديفور وإس تي إس-109 كولومبيا ، ودرست وكالة الفضاء الأوروبية فوهات الاصطدام للتحقق من صحة نماذجها. كما دُرست المواد التي أُعيدت من محطة مير، ولا سيما حمولة مير لدراسة التأثيرات البيئية (التي اختبرت أيضًا موادًا مُخصصة لمحطة الفضاء الدولية ^{[ 166 ]} ). ^{[ 167 ] [ 168 ]}

تُدرس سحابة الحطام الناتجة عن حدث واحد باستخدام مخططات التشتت المعروفة باسم مخططات غابارد، حيث يُرسم كل من الحضيض والأوج للشظايا بالنسبة إلى دورتها المدارية . ويُعاد بناء مخططات غابارد لسحابة الحطام المبكرة قبل تأثيرات الاضطرابات، إن توفرت البيانات. وغالبًا ما تتضمن هذه المخططات بيانات عن شظايا مُرصودة حديثًا وغير مُفهرسة بعد. ويمكن لمخططات غابارد أن تُقدم رؤى ثاقبة حول خصائص التفتت، واتجاه ونقطة الاصطدام. ^{[ 25 ] [ 169 ]}

تُستخدم النماذج العددية والرياضية لوصف تطور بيئة الحطام المداري وتقييم فعالية تدابير التخفيف. ^{[ 174 ]} وبحسب الغرض منها، قد تُقدّر هذه النماذج تدفق الحطام الذي تواجهه المركبات الفضائية، ^{[ 175 ]} أو تُحاكي التطور طويل الأمد للحطام المداري، ^{[ 176 ]} أو تُعيد إنتاج سلوك الأجسام الفردية وأحداث التفتت. ^{[ 177 ]} وتُستخدم هذه النماذج على نطاق واسع من قِبل وكالات الفضاء والمؤسسات البحثية لتقييم سيناريوهات الحطام المستقبلية، ومقارنة استراتيجيات التخفيف، ودعم تطوير سياسات استدامة الفضاء. ^{[ 178 ]}

تجمع نماذج الحطام الحديثة بين الفهارس الرصدية، وانتشار المدارات، وتقدير احتمالية الاصطدام، ونماذج التفتت، وحركة الإطلاق المتوقعة للتنبؤ بالتطور طويل المدى للبيئة الفضائية. ^{[ 179 ] [ 180 ]}

لا توجد معاهدة دولية للحد من الحطام الفضائي. مع ذلك، نشرت لجنة الأمم المتحدة المعنية بالاستخدامات السلمية للفضاء الخارجي (COPUOS) مبادئ توجيهية طوعية في عام 2007، ^{[ 181 ]} مستندةً إلى مجموعة من المحاولات التنظيمية الوطنية السابقة لوضع معايير للحد من الحطام. وفي عام 2008، كانت اللجنة تناقش "قواعد الطريق" الدولية لمنع تصادم الأقمار الصناعية. ^{[ 182 ]} وبحلول عام 2013، كان هناك عدد من الأنظمة القانونية الوطنية، ^{[ 183 ] ​​[ 184 ] [ 185 ]} والتي تُجسد عادةً في تراخيص الإطلاق المطلوبة للإطلاق في جميع الدول التي تستخدم الفضاء . ^{[ 186 ]}

أصدرت الولايات المتحدة مجموعة من الممارسات القياسية للتخفيف من آثار الحطام المداري المدني (وكالة ناسا) والعسكري ( وزارة الدفاع والقوات الجوية الأمريكية) في عام 2001. ^{[ 187 ] [ 188 ] [ 184 ]} وقد تصور المعيار التخلص من الحطام المداري في مدارات المهمة النهائية بإحدى الطرق الثلاث التالية: 1) إعادة الدخول إلى الغلاف الجوي حيث حتى مع "التوقعات المتحفظة للنشاط الشمسي، فإن السحب الجوي سيحد من العمر الافتراضي إلى ما لا يزيد عن 25 عامًا بعد اكتمال المهمة؛" 2) المناورة إلى "مدار تخزين": نقل المركبة الفضائية إلى أحد نطاقات مدارات الركن الأربعة الواسعة جدًا ( 2000-19700 كم (1200-12200 ميل) ، 20700-35300 كم (12900-21900 ميل) ، أو أعلى من 36100 كم (22400 ميل) ، أو الخروج من مدار الأرض تمامًا إلى أي مدار شمسي مركزي ؛ 3) "الاسترجاع المباشر: استرجاع الهيكل وإزالته من المدار في أسرع وقت ممكن عمليًا بعد اكتمال المهمة." ^{[ 183 ]} ​​أصبح المعيار الموضح في الخيار 1، وهو المعيار المطبق على معظم الأقمار الصناعية والمراحل العليا المهجورة، يُعرف باسم "قاعدة الـ 25 عامًا". ^{[ 189 ]} قامت الولايات المتحدة بتحديث الممارسات القياسية للحد من الحطام المداري في ديسمبر 2019، لكنها لم تُجرِ أي تغيير على قاعدة الـ 25 عامًا، على الرغم من أن "العديد من العاملين في مجال الفضاء يعتقدون أن الإطار الزمني يجب أن يكون أقل من 25 عامًا". ^{[ 190 ]} ومع ذلك، لا يوجد إجماع على الإطار الزمني الجديد. ^{[ 190 ]}      

في عام 2002، تعاونت وكالة الفضاء الأوروبية (ESA) مع مجموعة دولية لإصدار مجموعة مماثلة من المعايير، مع تطبيق "قاعدة الـ 25 عامًا" على معظم الأقمار الصناعية في مدار الأرض والمراحل العليا. بدأت وكالات الفضاء في أوروبا بتطوير إرشادات فنية في منتصف التسعينيات، ووقّعت كل من وكالة الفضاء الإيطالية (ASI) ، ووكالة الفضاء البريطانية (UKSA) ، والمركز الوطني للدراسات الفضائية (CNES) ، ومركز الفضاء الألماني (DLR) ، ووكالة الفضاء الأوروبية (ESA) على "مدونة قواعد السلوك الأوروبية" في عام 2006، ^{[ 185 ]} والتي كانت بمثابة معيار تمهيدي لعمل المنظمة الدولية للمعايير (ISO) على وضع المعايير الدولية الذي بدأ في العام التالي. وفي عام 2008، طورت وكالة الفضاء الأوروبية "متطلباتها الخاصة بشأن الحد من الحطام الفضائي لمشاريع الوكالة"، والتي "دخلت حيز التنفيذ في 1 أبريل 2008". ^{[ 185 ]}

قدمت ألمانيا وفرنسا ضمانات لحماية الممتلكات من أضرار الحطام الفضائي. ^{[ 191 ]} نادرًا ما لجأت أي دولة فضائية (باستثناء طائرة X-37 التابعة للقوات الجوية الأمريكية ) أو أي جهة تجارية إلى خيار "الاستعادة المباشرة" (الخيار رقم 3 في "الممارسات القياسية" الأمريكية المذكورة أعلاه) منذ بدايات رحلات الفضاء، وذلك بسبب تكلفة وتعقيد تحقيق الاستعادة المباشرة. إلا أن وكالة الفضاء الأوروبية (ESA) حددت موعدًا لمهمة تجريبية في عام 2026 ( ClearSpace-1 ) للقيام بذلك باستخدام قمر صناعي صغير واحد يزن 94 كيلوغرامًا (207 أرطال) ( PROBA-1 ) ^{[ 192 ]} بتكلفة متوقعة تبلغ 120 مليون يورو، لا تشمل تكاليف الإطلاق. ^{[ 193 ]}  

بحلول عام 2006، طورت منظمة أبحاث الفضاء الهندية (ISRO) عددًا من الوسائل التقنية للحد من الحطام (تخميل المرحلة العليا، واحتياطيات الوقود اللازمة للانتقال إلى مدارات التخلص من الحطام، وما إلى ذلك) لمركبات الإطلاق والأقمار الصناعية التابعة لها، وكانت تساهم بنشاط في تنسيق الحطام بين الوكالات وجهود لجنة الأمم المتحدة المعنية بالاستخدام في الفضاء الخارجي. ^{[ 194 ]}

في عام ٢٠٠٧، بدأت المنظمة الدولية للمقاييس (ISO) بإعداد معيار دولي للحد من الحطام الفضائي. ^{[ ١٩٥ ]} وبحلول عام ٢٠١٠، نشرت المنظمة "مجموعة شاملة من معايير هندسة الأنظمة الفضائية التي تهدف إلى الحد من الحطام الفضائي، [مع تحديد المتطلبات الأساسية] في المعيار الأعلى، ISO ٢٤١١٣ ". وبحلول عام ٢٠١٧، كانت المعايير قد اكتملت تقريبًا. ومع ذلك، فإن هذه المعايير غير ملزمة لأي طرف من قبل المنظمة الدولية للمقاييس أو أي جهة قضائية دولية. إنها متاحة ببساطة للاستخدام بطرق طوعية. "يمكن اعتمادها طوعًا من قبل مُصنِّع أو مُشغِّل مركبة فضائية، أو تفعيلها من خلال عقد تجاري بين عميل ومورد، أو استخدامها كأساس لوضع مجموعة من اللوائح الوطنية بشأن الحد من الحطام الفضائي". ^{[ ١٨٩ ]}

كما اعتمد معيار المنظمة الدولية للتوحيد القياسي الطوعي "قاعدة الـ 25 عامًا" لمنطقة "الحماية في المدار الأرضي المنخفض" التي تقع على ارتفاع أقل من 2000 كيلومتر (1200 ميل)، والتي كانت سابقًا (ولا تزال كذلك حتى عام 2019)  يُستخدم هذا المعيار من قِبل الولايات المتحدة ووكالة الفضاء الأوروبية ومعايير الأمم المتحدة للتخفيف من آثار الكوارث، ويُعرّف بأنه "الحد الأقصى للمدة التي يجب أن يبقى فيها النظام الفضائي في مداره بعد انتهاء مهمته. ومن الناحية المثالية، ينبغي أن تكون مدة الخروج من المدار أقصر ما يمكن (أي أقصر بكثير من 25 عامًا)". ^{[ 189 ]}

يذكر هولجر كراج من وكالة الفضاء الأوروبية أنه حتى عام 2017 لم يكن هناك إطار تنظيمي دولي ملزم، ولم يُحرز أي تقدم في الهيئة المعنية التابعة للأمم المتحدة في فيينا. ^{[ 114 ]}

اعتبارًا من العقد الثاني من القرن الحادي والعشرين، يتم عادةً اتباع العديد من الأساليب التقنية للتخفيف من نمو الحطام الفضائي، ومع ذلك لا يوجد نظام قانوني شامل أو هيكل لتخصيص التكاليف للحد من الحطام الفضائي بالطريقة التي انخفض بها التلوث الأرضي منذ منتصف القرن العشرين.

نُشرت إرشادات دولية للتخفيف من آثار الحطام الفضائي، بما في ذلك توصيات لتقليل الحطام المنطلق أثناء العمليات الاعتيادية، ومنع التفكك في المدار، والتخطيط للتخلص من الحطام بعد انتهاء المهمة وتجنب الاصطدام. ^{[ 197 ]} كما نشرت وكالة ناسا إرشادات هندسية مفصلة للحد من الحطام المداري كجزء من وثائق معاييرها الفنية. ^{[ 198 ]}

لتجنب الإفراط في تكوين الحطام الفضائي الاصطناعي، تُطلق العديد من الأقمار الصناعية - وليس جميعها - التي تُطلق إلى مدارات أعلى من مدار الأرض المنخفض، في مدارات بيضاوية في البداية ، حيث تقع نقاط الحضيض داخل الغلاف الجوي للأرض، مما يؤدي إلى تحلل المدار بسرعة وتدمير الأقمار الصناعية عند دخولها الغلاف الجوي. تُستخدم طرق أخرى للمركبات الفضائية في مدارات أعلى، تشمل تعطيل المركبة الفضائية في نهاية عمرها الافتراضي، بالإضافة إلى استخدام مراحل عليا قابلة لإعادة التشغيل لإبطاء المرحلة وإخراجها من المدار عمدًا، غالبًا في المدار الأول أو الثاني بعد إطلاق الحمولة؛ وأقمار صناعية يمكنها، إذا ظلت سليمة لسنوات، إخراج نفسها من المدارات المنخفضة حول الأرض. أما الأقمار الصناعية الأخرى (مثل العديد من الأقمار الصناعية المكعبة) في مدارات منخفضة تقل عن 400 كيلومتر (250 ميلًا) تقريبًا ، فتعتمد على تأثيرات امتصاص الطاقة في الغلاف الجوي العلوي لإخراج المركبة الفضائية من مدارها بشكل موثوق في غضون أسابيع أو أشهر.    

تتزايد عمليات التخميل في المراحل العليا المستهلكة في المدارات العالية - وهي مدارات لا يمكن فيها أو لا يُخطط لها الخروج من المدار بسرعة دلتا-في منخفضة - وكذلك في الهياكل التي تدعم تخميل الأقمار الصناعية، وذلك عند انتهاء عمرها الافتراضي. يؤدي هذا إلى إزالة أي طاقة داخلية متبقية في المركبة عند انتهاء مهمتها أو عمرها التشغيلي. ورغم أن هذه العملية لا تزيل حطام المرحلة الصاروخية المهجورة أو القمر الصناعي نفسه، إلا أنها تقلل بشكل كبير من احتمالية تدمير المركبة الفضائية وتكوينها لقطع أصغر من الحطام الفضائي، وهي ظاهرة كانت شائعة في العديد من الأجيال الأولى من المركبات الفضائية الأمريكية والسوفيتية ^{[ 78 ]} .  

يُقلل التخميل في المرحلة العليا (مثل معززات دلتا ^{[ 30 ]} )، والذي يتحقق بإطلاق الوقود المتبقي، من الحطام الناتج عن الانفجارات المدارية؛ ومع ذلك، حتى عام 2011، لم تكن جميع المراحل العليا تُطبق هذه الممارسة. ^{[ 199 ]} استخدمت شركة سبيس إكس مصطلح "التخميل الدفعي" للمناورة الأخيرة من مهمتها التجريبية التي استغرقت ست ساعات ( STP-2 ) للمرحلة الثانية من صاروخ فالكون 9 لصالح القوات الجوية الأمريكية في عام 2019، لكنها لم تُحدد ما يشمله هذا المصطلح بالكامل. ^{[ 200 ]}

مع تطبيق سياسة "إطلاق قمر صناعي واحد لأعلى وآخر لأسفل" في مدارات الأرض، ستلتقي الصواريخ الحاملة بالأقمار الصناعية المهجورة، وتلتقطها، ثم تُخرجها من مدارها من نفس المستوى المداري تقريبًا. ^{[ 201 ]} وثمة احتمال آخر يتمثل في التزود الآلي بالوقود للأقمار الصناعية. وقد أجرت وكالة ناسا تجارب في هذا المجال، ^{[ 202 ]} وتعمل شركة سبيس إكس على تطوير تقنية نقل الوقود في المدار على نطاق واسع. ^{[ 203 ]}

يتمثل أحد الأساليب الأخرى للحد من الحطام في تصميم بنية المهمة بشكل صريح بحيث تترك المرحلة الثانية من الصاروخ في مدار بيضاوي مركزي أرضي ذي نقطة حضيض منخفضة، مما يضمن انحلالًا مداريًا سريعًا ويتجنب تراكم الحطام المداري طويل الأمد من أجسام الصواريخ المستهلكة. غالبًا ما تُكمل هذه المهمات وضع الحمولة في مدارها النهائي باستخدام دفع كهربائي منخفض القوة أو باستخدام مرحلة دفع صغيرة لتحويل المدار إلى مدار دائري. قد تُصمم مرحلة الدفع نفسها بقدرة على تخزين وقود زائد يسمح لها بالخروج الذاتي من المدار. ^{[ 204 ]}

على الرغم من أن الاتحاد الدولي للاتصالات يشترط على الأقمار الصناعية الثابتة بالنسبة للأرض الانتقال إلى مدار التخلص من الحطام عند انتهاء عمرها الافتراضي، إلا أن المناطق المدارية المختارة لا توفر حماية كافية لممرات المدار الثابت بالنسبة للأرض من الحطام. ^{[ 67 ]} يمكن لمراحل الصواريخ (أو الأقمار الصناعية) المزودة بكمية كافية من الوقود أن تقوم بعملية خروج مباشر ومتحكم به من المدار، أو إذا تطلب ذلك كمية كبيرة جدًا من الوقود، فيمكن وضع القمر الصناعي في مدار حيث يؤدي الاحتكاك الجوي في النهاية إلى خروجه من المدار. وقد تم ذلك مع القمر الصناعي الفرنسي Spot-1 ، مما قلل من وقت دخوله الغلاف الجوي من 200 عام متوقعة إلى حوالي 15 عامًا عن طريق خفض ارتفاعه من 830 كيلومترًا (516 ميلًا) إلى حوالي 550 كيلومترًا (342 ميلًا) . ^{[ 205 ] [ 206 ]}    

تُقدّم كوكبة إيريديوم - التي تضم 95 قمراً صناعياً للاتصالات أُطلقت خلال الفترة الممتدة من عام 1997 إلى عام 2002 - مجموعة من البيانات حول حدود التحلل الذاتي. وقد استمرت شركة إيريديوم للاتصالات ، المشغّلة للأقمار الصناعية ، في العمل طوال فترة تشغيل الأقمار الصناعية التي امتدت لعقدين من الزمن (مع تغيير اسمها نتيجة إفلاسها خلال تلك الفترة)، وبحلول ديسمبر 2019، كانت قد "أنهت التخلص من آخر 65 قمراً صناعياً عاملاً من أقمارها القديمة". ^{[ 207 ]} ومع ذلك، خلّفت هذه العملية 30 قمراً صناعياً بكتلة إجمالية تبلغ 20,400 كيلوغرام (45,000 رطل) ، أي ما يقارب ثلث كتلة هذه الكوكبة، في مدار أرضي منخفض على ارتفاع 700 كيلومتر تقريباً ، حيث يكون التحلل الذاتي بطيئاً. من بين هذه الأقمار الصناعية، تعطل 29 قمراً أثناء وجودها في المدار، وبالتالي لم تتمكن من الخروج الذاتي من مدارها، بينما تورط قمر صناعي واحد - إيريديوم 33 - في حادث اصطدام عام 2009 مع القمر الصناعي العسكري الروسي المهجور كوسموس-2251 . ^{[ 207 ]} لم يتم وضع أي خطة طوارئ لإزالة الأقمار الصناعية التي لم تتمكن من الخروج من مدارها. في عام 2019، صرّح مات ديش، الرئيس التنفيذي لشركة إيريديوم، بأن الشركة ستكون على استعداد لدفع مبلغ لشركة متخصصة في إزالة الحطام الفضائي لإخراج أقمارها الصناعية المتبقية من الجيل الأول من مداراتها، إذا كان ذلك ممكناً بتكلفة منخفضة للغاية، ولنقل 10,000 دولار أمريكي لكل عملية إخراج. لكنه أقرّ بأن هذا السعر سيكون على الأرجح أقل بكثير مما يمكن أن تقدمه شركة إزالة الحطام الفضائي بشكل واقعي. وأضاف: "أعلم متى يصبح الأمر بديهياً، لكنني أتوقع أن التكلفة ستكون في الواقع بالملايين أو عشرات الملايين من الدولارات، وهو سعر أعلم أنه غير منطقي ^" . [ ^{207 ]}    

تم اقتراح طرق سلبية لزيادة معدل اضمحلال حطام المركبات الفضائية في مداراتها. فبدلاً من الصواريخ، يمكن ربط حبل كهروديناميكي بالمركبة الفضائية عند الإطلاق؛ وعند انتهاء عمرها الافتراضي، يُفرد الحبل لإبطاء المركبة. ^{[ 208 ]} وتشمل المقترحات الأخرى مرحلة معززة مزودة بوصلة تشبه الشراع ^{[ 209 ]} وغلافًا كبيرًا رقيقًا قابلًا للنفخ على شكل بالون. ^{[ 210 ]}

في أواخر ديسمبر 2022، أجرت وكالة الفضاء الأوروبية بنجاح تجربةً عمليةً لمركبة إزالة الأقمار الصناعية من المدار، ADEO ، التي تعتمد على تقنية الشراع الكابح، والتي يمكن استخدامها في تدابير التخفيف، وهي جزء من مبادرة وكالة الفضاء الأوروبية "صفر حطام". وقبل ذلك بنحو عام، اختبرت الصين أيضًا شراعًا مضادًا. ^{[ 211 ] [ 212 ]}

تم اقتراح ودراسة مجموعة متنوعة من الأساليب، أو تم بناء أنظمة فرعية أرضية لها، لاستخدام مركبات فضائية أخرى لإزالة الحطام الفضائي الموجود.

أفاد متحدثون في اجتماع عُقد في بروكسل، بلجيكا، في أكتوبر/تشرين الأول 2012، بتنظيم من مؤسسة "سكيور وورلد فاونديشن" الأمريكية للأبحاث ومعهد العلاقات الدولية الفرنسي، ^{[ 213 ]} بضرورة إزالة أكبر الحطام لمنع تفاقم المخاطر التي تهدد المركبات الفضائية في المستقبل المنظور (دون زيادة عدد المركبات الفضائية المعطلة في المدار الأرضي المنخفض). وحتى عام 2019، أعاقت تكاليف الإزالة والمسائل القانونية المتعلقة بالملكية وسلطة إزالة الأقمار الصناعية المعطلة أي تحرك وطني أو دولي. ويحتفظ قانون الفضاء الحالي بملكية جميع الأقمار الصناعية لمشغليها الأصليين، حتى الحطام أو المركبات الفضائية المعطلة أو التي تُهدد المهام النشطة. ^{[ 214 ]}

وضعت عدة شركات خططًا في أواخر العقد الثاني من الألفية الثانية لإزالة أقمارها الصناعية خارجيًا من مدارات مدار أرضي منخفض متوسطة. فعلى سبيل المثال، خططت شركة ون ويب لاستخدام الإزالة الذاتية المدمجة كخطة أساسية لإخراج القمر الصناعي من مداره عند انتهاء عمره الافتراضي، ولكن إذا تعذر على القمر الصناعي إزالة نفسه خلال عام واحد من انتهاء عمره الافتراضي، فستنفذ ون ويب الخطة البديلة، حيث سترسل مركبة فضائية قابلة لإعادة الاستخدام (متعددة المهام) للالتصاق بالقمر الصناعي عند نقطة التقاط مدمجة مسبقًا عبر آلية تثبيت، ليتم سحبه إلى مدار أدنى وإطلاقه للعودة إلى الغلاف الجوي. ^{[ 215 ] [ 216 ]}

مع التطور السريع لصناعات الحوسبة والرقمنة، انخرطت دول وشركات عديدة في أنشطة الفضاء منذ مطلع القرن الحادي والعشرين. تُعرف مأساة المشاعات في الاقتصاد بأنها حالة قد يؤدي فيها تعظيم المصلحة الذاتية من خلال استخدام مورد مشترك إلى تدهور هذا المورد الذي يشترك فيه الجميع. ^{[ 251 ]} وبناءً على هذه النظرية، فإن التصرف العقلاني للأفراد في الفضاء سيؤدي إلى نتيجة جماعية غير عقلانية: مدارات مكتظة بالحطام الفضائي. وباعتبارها مورداً مشتركاً ، فإن مدارات الأرض، وخاصة المدار الأرضي المنخفض والمدار الأرضي الثابت بالنسبة للأرض اللذين يستوعبان معظم الأقمار الصناعية، غير قابلة للاستبعاد وتتسم بالتنافس . ^{[ 252 ]}

لمعالجة هذه المشكلة وضمان استدامة الفضاء ، طُوّرت العديد من المناهج التقنية. وفيما يتعلق بآليات الحوكمة، فإنّ النموذج المركزي من أعلى إلى أسفل أقل ملاءمةً لمعالجة مشكلة الحطام المعقدة نظرًا لتزايد عدد الجهات الفاعلة في مجال الفضاء. ^{[ 253 ]} وبدلًا من ذلك، اقتُرح نموذج حوكمة متعدد المراكز طوّرته إلينور أوستروم ^{[ 254 ]،} مع العلم أن الترويج لشبكة متعددة المراكز لم يكتمل بعد.