空间碎片与航天器间的平均碰撞速度为10 km/s[6]，这类碰撞为超高速碰撞，撞击过程中形成的冲击波等会使得撞击损伤远大于碎片的尺寸，给航天系统带来的危害也是多方面的。各种不同尺寸空间碎片的碰撞会对航天器的不同部分产生多种类型损害。微小碎片累积效应会改变敏感元件的性能；撞击产生的等离子体会破坏航天器供电系统；航天器受较大空间碎片撞击会导致穿孔、容器爆炸、破裂，甚至结构解体。具体可以分为以下几种情况[7]：
（1）厘米级以上的碎片通常是无法防护的，其与航天器的碰撞会造成航天器结构的破坏和解体，同时产生大量的空间碎片。此类碎片无法防护，但可精准监测、编目管理，一般采用规避的策略加以避免。
（2）厘米级的碎片会穿透任何可能厚度的航天器防护壳体，对高压RCS气瓶、推进系统和其他相对坚固的结构造成破坏，可引起航天器部组件、分系统、整器功能损失，乃至整器爆炸、解体、彻底失效。此类碎片目前尚不能精准监测，尚无有效防护措施。
（3）毫米级的碎片，撞击航天器壳体，产生的冲击波会在壳体背面卸载，从而发生层裂形成二次碎片，破坏系统的计算机、通信设备和行波管等易损部件。超高速撞击试验表明，直径1 mm、速度4.1 km/s的铝球就能击穿我国卫星常用的25.4 mm厚的蜂窝板，对卫星内部设备造成严重威胁[3]。
（4）小于毫米级的碎片，能够破坏航天器的易损表面，对卫星外部设备和蜂窝板中的预埋件（例如电缆、数据线、热控管路等）造成直接损伤。这样的小粒子充斥近地轨道，长期与航天器碰撞，会产生巨大的累积效应。
以上几种尺寸的空间碎片中，毫米以下的微小空间碎片数量最多，对航天器的威胁也最大。具体来说，它的累积撞击效应将导致光敏、热敏等材料或器件的功能衰退，以及降低光学表面的光洁度、改变温控辐射表面的辐射特性、击穿卫星表面原子氧防护等。随着这种撞击效应的累积，在卫星寿命的中后期会对卫星相关的光学表面产生严重的化学污染、凹陷剥蚀或断裂，破坏太阳电池阵的电路及温控系统等易损表面，使卫星系统功能下降或失效，严重威胁卫星的寿命和可靠性。同时，空间原子氧侵蚀和微小碎片撞击协同作用将加剧受损面的砂蚀和剥落，使卫星光学敏感表面受到加剧污染和破损。微小碎片撞击卫星表面材料，除了直接的撞击损伤外，撞击产生的抛射物质数量更大、覆盖面积更广，作为二次污染，将导致太阳电池局部短路、光学器件和热敏材料与器件性能降低等严重后果，加剧缩短卫星系统的寿命和降低其可靠性[8，9]。
从空间碎片对航天器的各种部件和机构的影响来看，撞击危害度从高到低如下：太阳电池、压力容器、热控材料、热管防护材料、蜂窝夹层结构、蓄电池、大型抛物面天线等[4]。航天器的体积越大、在轨飞行时间越长，其遭遇空间碎片撞击的风险也就越大。据美国国家航空航天局（National Aeronautics and Space Administration，NASA）统计，由空间环境引发的299起在轨卫星故障事件中，碎片撞击占12%[3]。表1-3给出了1 mm以上空间碎片对航天器的危害及对策，其中毫米级空间碎片的特点是撞击概率高、损伤危害大、可以被动防护。对于毫米级空间碎片，卫星各分系统、部组件遭受其撞击损伤和破坏程度不尽相同，如表1-4和图1-2所示。
表1-3 1 mm以上空间碎片对航天器的危害及对策[3](www.xing528.com)
续表
表1-4 毫米级空间碎片对卫星分系统撞击损伤效应[10]
图1-2 毫米级空间碎片撞击下卫星易损部组件[10]（见彩插）
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