Космический мусор, искусственный материал, который находится на орбите Земли, но больше не функционирует. Этот материал может быть как большим, как выброшенная ступень ракеты, так и маленьким, как микроскопический кусочек краски. Большая часть мусора находится на низкой околоземной орбите, в пределах 2 000 км (1 200 миль) от поверхности Земли, хотя некоторые обломки можно найти на геостационарной орбите в 35 786 км (22 236 миль) над экватором. По состоянию на 2021 год Сеть космического наблюдения США отслеживала более 15 000 фрагментов космического мусора размером более 10 см (4 дюйма) в поперечнике. По оценкам, существует около 200 000 фрагментов размером от 1 до 10 см (от 0,4 до 4 дюймов) в поперечнике и миллионы фрагментов размером менее 1 см. Время падения космического мусора на Землю зависит от его высоты. Объекты, находящиеся на высоте менее 600 км (375 миль), вращаются на орбите несколько лет, прежде чем вернуться в атмосферу Земли. Объекты, находящиеся на высоте более 1000 км (600 миль), будут вращаться на орбите в течение нескольких столетий.
Из-за высоких скоростей, с которыми объекты вращаются вокруг Земли (до 8 км [5 миль] в секунду), столкновение даже с небольшим фрагментом космического мусора может повредить космический корабль. Например, иллюминаторы космических челноков часто приходилось заменять из-за повреждений, вызванных столкновениями с обломками размером менее 1 мм (0,04 дюйма). (На орбите шаттл летит хвостом вперед, чтобы защитить передний отсек экипажа).
Количество мусора в космосе угрожает как полетам с экипажем, так и полетам без экипажа. Риск катастрофического столкновения шаттла с фрагментом космического мусора составляет 1 к 300. (Для полетов к космическому телескопу «Хаббл», орбита которого выше и более завалена мусором, риск составлял 1 к 185). Если вероятность столкновения известного фрагмента мусора с Международной космической станцией (МКС) превышает 1 к 100 000, астронавты выполняют маневр по уходу от мусора, в ходе которого орбита МКС поднимается, чтобы избежать столкновения. В особо опасных случаях, как, например, в ноябре 2021 года, когда МКС прошла через облако мусора, образовавшееся в результате испытания российского противоспутникового комплекса, астронавты закрывают люки станции и укрываются в своем космическом корабле.
24 июля 1996 года в результате первого столкновения действующего спутника с космическим мусором фрагмент верхней ступени европейской ракеты-носителя Ariane столкнулся с французским микроспутником Cerise. Cerise был поврежден, но продолжал функционировать. Первое столкновение, разрушившее действующий спутник, произошло 10 февраля 2009 года, когда спутник связи Iridium 33, принадлежащий американской компании Motorola, столкнулся с недействующим российским военным спутником связи «Космос 2251» на высоте около 760 км (470 миль) над северной Сибирью, в результате чего оба спутника были разрушены.
Самое страшное событие, связанное с космическим мусором, произошло 11 января 2007 года, когда китайские военные уничтожили метеорологический спутник Fengyun-1C в ходе испытания противоспутниковой системы, создав более 3 000 фрагментов, или более 20 процентов всего космического мусора. В течение двух лет эти фрагменты разлетелись с исходной орбиты Fengyun-1C и образовали облако мусора, которое полностью опоясало Землю и не возвращалось в атмосферу в течение десятилетий. 22 января 2013 года на российском спутнике лазерной разведки БЛИТС (Шариковая линза в космосе) произошло внезапное изменение орбиты и вращения, из-за чего ученые были вынуждены отказаться от миссии. Предполагается, что виной тому стало столкновение с обломком Фэнъюнь-1С. Фрагменты спутников «Фэнъюнь-1С», «Иридиум 33» и «Космос 2251» составляют около половины всего мусора, находящегося на расстоянии менее 1000 км (620 миль).
В связи с увеличением количества космического мусора и появлением мегаконстелляций из тысяч спутников существуют опасения, что столкновения, подобные тому, что произошло между Iridium 33 и Cosmos 2251, могут вызвать цепную реакцию (названную синдромом Кесслера в честь американского ученого Дональда Кесслера), в результате которой образовавшийся космический мусор уничтожит другие спутники и так далее, а низкая околоземная орбита в итоге станет непригодной для использования. Чтобы предотвратить такое скопление мусора, космические агентства начали принимать меры по смягчению проблемы, например, сжигать все топливо в ступени ракеты, чтобы она впоследствии не взорвалась, или сохранять достаточно топлива, чтобы свести спутник с орбиты по окончании его полета. Британский спутник RemoveDEBRIS, который был запущен в 2018 году и развернут с МКС, протестировал две различные технологии удаления космического мусора: захват сетью и захват гарпуном. RemoveDEBRIS также попытался испытать драгсейл для замедления спутника, чтобы он мог вернуться в атмосферу, но парус не удалось развернуть. Спутники на геостационарной орбите, которые заканчивают свою миссию, иногда переводятся на «кладбищенскую» орбиту на 300 км (200 миль) выше, а в январе 2022 года китайский спутник Shijian-21 переместил списанный Beidou-2 G2 далеко за пределы обычной кладбищенской орбиты на новую орбиту высотой 3 000 км (2 000 миль) выше пояса геостационарных спутников.
