スペースデブリ（古フランス語: debris、英語: space debris、orbital debrisとも）または宇宙ゴミ（うちゅうゴミ[1]、アメリカ英語: space junk）とは、なんらかの意味がある活動を行うことなく地球の衛星軌道上〔低・中・高軌道〕を周回している人工物体のことである。宇宙開発に伴ってその数は年々増え続け、対策が必要となってきている。
概要

本記事で扱う「スペースデブリ」には、耐用年数を過ぎ機能を停止した（された）、または事故・故障により制御不能となった人工衛星から、衛星などの打上げに使われたロケット本体や、その一部の部品、多段ロケットの切り離しなどによって生じた破片、デブリ同士の衝突で生まれた微細デブリ、更には宇宙飛行士が落とした「手袋・工具[2]・部品」、はがれた塗料片など、数10mの巨大なものから数mmの欠片までが含まれる。なお、天然岩石や鉱物・金属などで構成された宇宙塵（微小な隕石）は「流星物質」と呼ばれ区別されている。

これらスペースデブリの総数は増加の一途[3][4]を辿っているうえ、それぞれ異なる軌道を周回しているため、回収及び制御が難しい状態である。これらが活動中の人工衛星や有人宇宙船、国際宇宙ステーション（ISS）などに衝突すれば、設備が破壊されたり乗員の生命に危険が及ぶ恐れがあるため、国際問題となっている。現にニアミスや微小デブリとの衝突などは頻繁に起こっており、1996年にスペースシャトル・エンデバーのミッション（STS-72）で若田光一宇宙飛行士が回収した日本の宇宙実験室（SFU）には、微細なものを含めると500箇所近い衝突痕が確認された。

スペースデブリは地球中心に対して十分に速移動速度が低い場合は落下して大気圏へ再突入するが、人工衛星として運用する物体は地表に対し、300 - 450kmの低軌道では7 - 8km/s[注 1]、36,000kmの静止軌道でも3km/s[注 2]と非常に高速で移動している。さらに相対的に検討すると10km/s以上で衝突することもある。運動エネルギーは速度の2乗に比例するため[注 3]、スペースデブリの破壊力はすさまじく、直径が10cmほどあれば宇宙船は完全に破壊され、数cmでも致命的な損傷は免れない。さらに数mmのものであっても場合によっては宇宙船の任務遂行能力を奪う。5 - 10mmのデブリと衝突するのは弾丸を撃ち込まれることに例えられる。

このような衝突を防ぐことを目的として地球近傍のデブリ等を観測する活動は宇宙状況認識(SSA)と呼ばれる。北アメリカ航空宇宙防衛司令部（NORAD）の宇宙監視ネットワーク（Space Surveillance Network、略称：SSN）、ロシアの宇宙監視システム（Space Surveilance System、略称：SSS）などでは約10cm以上の比較的大きなデブリをカタログに登録して常時監視が行われており、日本でも美星スペースガードセンター（BSGC）、上斎原スペースガードセンター（KSGC）の2施設でデブリの監視が行われている。また、航空自衛隊宇宙作戦隊でもデブリ監視を行う予定である。カタログ登録されたデブリの数だけでも約9,000個に及び、1mm以下の微細デブリまでも含めると数百万とも数千万個とも言われる。LEO(?2000km)までのデブリ分布。2011年NASAの報告 United Nations Office for Outer Space Affairs[5]ESA MASTER-2001によるデブリの分布。古いデータのため中国の衛星迎撃実験及び2009年の衝突事故によるデブリは含まれていない。

2017年4月18日からドイツ・ダルムシュタットで開催されたスペースデブリに関する会合で、スペースデブリは4半世紀で倍増したと報告された。最高速度28000km/hで地球の軌道を周回しているため、小さなゴミでも有人宇宙船、人工衛星の表面を破壊するほどの衝撃力を持ち、危険である。1993年には、地上のレーダー観測で、地球軌道上に10cm以上のスペースデブリが約8000個確認されている。それが2017年現在では約20000個に増え、1m以上の宇宙ゴミも5000個あるという。約1cmほどのスペースデブリは「飛んでいる弾丸」ともいわれ、75万個に上り、1mm以上のものは1億5000万個あるとする欧州宇宙機関（ESA）の予測モデルもある。こうした、スペースデブリが互いに衝突してさらにゴミが拡散しかねない状況を招いた2つの要因として、中国の老朽化した気象衛星「風雲」を対衛星兵器で破壊した2007年1月の実験と、2009年2月のロシアの軍事衛星「コスモス2251」とアメリカイリジウム・サテライト社の通信衛星との衝突が考えられるという[6]。
意図的なデブリの散布

プロジェクト・ウェストフォードと呼ばれる実験が、アメリカ・マサチューセッツ工科大学のリンカーン研究所によって1963年に行われた。これは、長さ2cmの銅製の針を高度3,500 - 3,800km、傾斜角87 - 96度の軌道に散布し、そこに電波を照射して反射させることによって長距離通信を目指す、いわば、宇宙空間に人為的に電離層を作り出すものだった。結果、初期の目的は達成されたものの、散布された針は実に4億8千万個に及ぶこととなり、国際的な批判を浴びた。2020年1月時点になお軌道を周回し、追跡されている針は42個である[7]。
ブレークアップ

人工衛星や多段ロケットの最終段などが軌道上で爆発することを「ブレークアップ（破砕、爆散）」という。1961年から2000年までに163回のブレークアップが起きている。ひとたびブレークアップが起きると、観測可能なものだけでも多い時で数百個から数千個のスペースデブリが発生する。これらは爆発前の軌道に沿って雲のような塊（デブリ・クラウド）を形成し、時間が経つにつれて徐々に拡散していく。

ブレークアップの原因としては次のようなものが挙げられる。
人工衛星破壊
衛星攻撃兵器（ASAT）実験による破壊や、軍事衛星などの老朽化した人工衛星が他国の領内に落下することを防ぐために指令破壊することで発生。冷戦以降、アメリカとソ連は競って人工衛星の破壊実験を行い数百億と言われるスペースデブリを発生させた。アメリカが1985年9月に行ったF-15戦闘機からのミサイル発射によるP78-1 Solwind衛星の破壊では、高度525kmの軌道上に地上から観測可能なほど大きなデブリ200個が発生し全てのデブリが地上に落下するまで17年の歳月を要した[8]。2007年1月11日には中国も弾道ミサイルを使って老朽化した人工衛星風雲1号C（高度850km）を破壊する実験を行った。この破壊では、2,841個のデブリが発生した[9]。現在、国連では宇宙空間で人工衛星を破壊することを禁じる決議が採択されているが、アメリカ航空宇宙局は衛星破壊によるスペースデブリは大きな脅威ではないとしている。2021年11月15日、ロシアが自国の衛星「ツェリーナＤ」をミサイルで破壊する実験を行い[10]、その時点で1500個以上のスペースデブリが発生したため、国際宇宙ステーションの搭乗員らが一時的に緊急用シェルターに退避することを強いられた[11][12]。4日前に新しい搭乗員が加わったばかりのISSは、その時点で米国人4人、ドイツ人1人、ロシア人2人で構成されていた[13]。米国はロシアの実験を「向こう見ずで無責任」と非難し、日本政府も、ロシアの行動が2007年にロシアを含む国連宇宙空間平和利用委員会（COPUOS）で全会一致で採択された「スペースデブリ低減ガイドライン」に違反するものとして強く抗議した[14]。ロシアは実験を成功と報告し、過去の米中インドの衛星破壊実験をひきあいにして宇宙活動に脅威を与えるものではないと主張した[15]。2022年4月18日、ハリス米副大統領は米国が衛星攻撃兵器（ASAT）を使った衛星破壊実験を中止すると発表し、他国にも実験中止を呼び掛けた[16]。
推進剤の爆発
役目を終えた液体燃料ロケットの推進剤が残っていると、タンクの隔壁に亀裂が入って燃料と酸化剤が接触・反応したり、太陽熱によってタンクの内圧が上がったりして爆発することがある。