ケスラーシンドローム（Kessler Syndrome）は、スペースデブリの危険性を端的に説明するシミュレーションモデル。提唱者の一人であるアメリカ航空宇宙局（NASA）のドナルド・J・ケスラー（英語版） にちなんでこう呼ばれるようになった。
概要

スペースデブリが互いに、あるいは人工衛星などに衝突すると、それにより新たなデブリが生じる。デブリの空間密度がある臨界値を超えると、衝突によって生成されたデブリが連鎖的に次の衝突を起こすことで、デブリが自己増殖するような状態が存在するかもしれない。ケスラーシンドロームはこの状態の生起を許す、スペースデブリの挙動を定式化したモデルのうちの幾つかが示すシミュレーション結果の一つ。
術語

デブリ同士の衝突によって加速度的にデブリが増えるという現象はケスラーによって1970年代から提唱されていたが[1]、ケスラー自身はこの現象を collisional cascading[2]もしくは runaway[3]と表現している。また、他の研究者も a self sustained chain reaction[4]、runaway growth[5]などと呼び、ケスラーシンドロームという言葉は使っていない。ケスラーシンドロームという言葉が使われた比較的古い非技術文書には、1997年の八坂哲雄の『宇宙のゴミ問題』[6]があり、技術文書では2001年の第3回欧州デブリ会議の会議紀要で五家建夫らが使用した例がある[7]。2007年にはいると、一般向けニュース記事でも紹介するものが現れるようになり[8]、デブリの危険性を主張し始めた。
モデル
簡単なモデル

軌道物体が空間に一様に分布していると仮定した場合、軌道物体が大気抵抗によって大気圏に落下突入して消滅する頻度は、軌道物体の空間密度に比例する。一方、軌道物体が衝突する確率は、軌道物体の空間密度の 2 乗に比例する[4]。そのため、衝突によって新たなデブリが生成するならば、軌道物体の密度がある一定の臨界密度を超えると、デブリの生成速度は消滅速度を上回る。
現実的なモデル

現実的にケスラーシンドロームが発生するかどうかを考えるには、以下のようなデブリの生成要因と消滅要因を考慮する必要がある[9]。
生成要因


発射（ロケットの高段部分、ペイロードなどを含む）

運用（固体ロケットモータの燃焼残渣物など）

爆散（ブレークアップ; 爆発および衝突による破砕）

剥離（塗料など）

漏出（原子炉衛星の冷却液など）

消滅要因


大気抵抗およびその他の摂動

人為的な除去

墓場軌道などへの移動

破砕（大きな物体はなくなる）

1991年にケスラーは、生成要因として衝突による爆散、消滅要因として大気抵抗を考慮して臨界密度を計算した[2]。この結果、約十数年に一度、低軌道（高度約 1400 km 以下）のどこかで人工衛星とデブリが衝突する程度の密度で、デブリの生成速度は消滅速度を上回ることを示した。また、同時に高度 1000 km 近傍と 1500 km 近傍では、新たなデブリの生成速度はすでにデブリの自然な消滅速度を超えているとの計算結果を得た。
他のモデルとの対比
小惑星帯の形成

小惑星帯は、木星の近傍で成長しつつあった微惑星が、衝突によって次々に破砕されて形成されたというモデルがある[10]。ケスラーは衝突によるデブリの急速な増加を小惑星帯の形成になぞらえ、このままでは「デブリ帯」ができてしまうと警告した[11]。小惑星帯の形成は数千万年から数億年かかったとされているが、ケスラーシンドロームでは数十年から数百年で急速にデブリの数密度が上昇すると考えられている。
シミュレーション
結果

1980年代後半、国際宇宙ステーションの計画において、スペースデブリが大きな脅威になりうることが明らかになったため、この時期にデブリに関する研究は大きく前進した[6]。