航天器一旦发射入轨，即处于空间碎片和微流星体环境之中。空间碎片和微流星体与航天器平均相对碰撞速度高达10～20 km/s，对在轨航天器安全运行构成巨大的潜在威胁，其特征主要体现为空间碎片和微流星体超高速碰撞造成的航天器机械损伤以及由此引起的功能破坏甚至失效。航天器遭遇空间碎片与微流星体空间分布密度相关外，还与航天器暴露表面积及在轨运行时间有关，碰撞危害程度及表现形式则主要取决于空间碎片尺寸大小及速度，相应地采取的对策、方案及措施也不尽相同。
一般来说，平均尺寸10 cm 以上的空间碎片碰撞可造成航天器毁灭性的破坏，由于这类空间碎片尺寸大，航天器基本无法通过加固自身来防护，但可通过地基雷达和望远镜等探测手段进行监视、跟踪、定轨和预警，通常采取轨道规避策略避免碰撞事件的发生。cm 级空间碎片也可导致航天器彻底损坏，而且受目前探测能力和水平的制约，尚无法精密跟踪和定轨，既无法逐一预警和规避，又缺乏有效的结构防护方法和手段，是潜在威胁最大的危险空间碎片，唯一的方法是在航天器设计及运营上设法降低遭遇致命性碰撞的风险。对于mm 级和μm 级空间碎片，虽然这类空间碎片数量庞大，而且无法跟踪和规避，但可以通过优化航天器总体设计方案和设置防护结构等方法进行防护，因此也是目前空间碎片结构防护的主要对象。
mm 级空间碎片碰撞可造成航天器舱壁成坑或穿孔、密封舱或压力容器泄露、液氧箱爆炸、天线变形、功率下降和信号失真等后果，而且碰撞部位、舱壁厚度不同，造成的危害程度会有很大不同。例如，尺寸1 mm 铝质碎片能穿透约2 mm 厚铝合金板，穿孔直径可达约4 mm；尺寸10 mm 碎片则能穿透约20 mm 厚铝合金板，穿孔直径可达约50 mm。统计数据进一步表明，在LEO区域，对于厚度为0.1 mm 的铝制舱壁，每年每平方米表面上有可能发生1 000次破坏性碰撞，而对于厚度为1 mm 的铝制舱壁，每平方米表面上几十年才有可能发生1 次破坏性碰撞。(www.xing528.com)
μm 级空间碎片单次碰撞后果虽不会十分严重，也不会对航天器的结构强度直接造成影响，但这类空间碎片数量庞大，与航天器发射碰撞的概率高，其积累碰撞效应会导致航天器表面产生侵蚀和光敏、热敏等器件功能下降甚至失效。例如，尺寸为1 μ m 的空间碎片碰撞铝制舱壁，产生的撞击坑直径约4 μ m，深度约2 μ m。碰撞玻璃舷窗，损伤区直径可达100 μ m，成坑深度约3 μ m。尽管损伤尺寸不大，但会降低光学表面的光洁度、改变热控表面的辐射特性、击穿抗原子氧腐蚀的保护膜等，累积效应会导致光学表面发生污染和凹陷剥蚀，破坏太阳电池阵电路和热防护系统等易损表面，使航天器功能下降或失效。空间碎片对航天器各分系统的碰撞危害列于表11-1 ［7-10］。
表11-1 空间碎片对航天器各分系统的碰撞危害［7-10］
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