Resturile spațiale, cunoscute și sub numele de gunoaie spațiale, (space junk, space pollution, space waste, space trash, space garbage, cosmic debris, în limba engleză sau débris spatial în limba franceză) sunt obiecte create de om, rămase în spațiu – în principal pe orbita Pământului – care nu mai au o funcție utilă. Acestea includ nave spațiale abandonate – nave spațiale nefuncționale și părți de vehicule de lansare abandonate – fragmente de la spargerea părților de rachete și a navelor spațiale abandonate. Pe lângă obiectele abandonate create de om și lăsate pe orbită, alte exemple de resturi spațiale includ fragmente de la dezintegrarea lor, eroziuni și coliziuni sau chiar pete de vopsea, lichide solidificate expulzate din nave spațiale și particule nearse de la motoarele de rachete solide. Resturile spațiale, al căror volum este în creștere, reprezintă o amenințare tot mai mare pentru aplicațiile spațiale, care joacă acum un rol esențial în domeniile prognozării meteo, poziționării (GPS) și telecomunicațiilor.

În noiembrie 2022, US Space Surveillance Network din SUA a raportat 25.857 de obiecte artificiale pe orbită deasupra Pământului, inclusiv 5.465 de sateliți operaționali. Cu toate acestea, acestea sunt doar obiectele suficient de mari pentru a fi urmărite și pe o orbită care face posibilă urmărirea. Resturile de sateliți care se află pe o orbită Molniya, ar putea fi prea sus deasupra emisferei nordice pentru a fi urmărite. În ianuarie 2019, peste 128 de milioane de bucăți de resturi mai mici de 1 cm (0,4 inchi), aproximativ 900.000 de bucăți de resturi de 1–10 cm și aproximativ 34.000 de bucăți mai mari de 10 cm (3,9 inchi) au fost estimate a fi pe orbită în jurul Pământului. Când cele mai mici obiecte de resturi spațiale artificiale (pete de vopsea, particule solide de evacuare a rachetei etc.) sunt grupate ca micrometeoroizi, acestea sunt uneori denumite împreună de agențiile spațiale ca MMOD (Micrometeoroid and Orbital Debris).

Orbita Molnia sau Molniya (în rusă, „fulger”) este o categorie de orbite extrem de eliptice, înclinate la 63,4° față de planul ecuatorului și cu o perioadă de 12 ore. Apogeul său este aproape de 40.000 km, iar perigeul este aproape de 1.000 km. Un satelit plasat pe această orbită își petrece cea mai mare parte a timpului deasupra zonei de activitate utilă pentru care a fost proiectat. În comparație cu o orbită geostaționară, orbita Molniya are avantajul că poate acoperi latitudini mari prin alegerea unei înclinații orbitale adecvate. Dar la fiecare orbită satelitul traversează centurile Van Allen care sunt dăunătoare pentru electronica sa și acoperirea nu este permanentă, ceea ce necesită punerea pe orbită a cel puțin doi sateliți pentru a acoperi o anumită zonă.

Orbita Molniya este numită după seria sovietică Molnia de sateliți de comunicații care au folosit acest tip de orbită pe la mijlocul anilor 1960.

Sursele resturilor spațiale pot proveni din accidente :satelitul de telecomunicații al Agenției Spațiale Europene Olympus-1 a fost lovit de un meteorid la 11 august 1993 și în cele din urmă a fost mutat pe o orbită reziduală iar în 29 martie 2006, satelitul de comunicații rus Express-AM11 a fost lovit de un obiect necunoscut și a devenit inoperabil; inginerii săi au avut suficient timp de contact cu satelitul pentru a-l trimite pe o orbită reziduală sau orbită cimitir (graveyard orbit, sau disposal orbit în lb. engleză ; orbite de rebut, orbite cimetière în lb. franceză).

Sateliții de telecomunicații, aflați pe orbită geostaționară, folosesc restul de combustibil destinat să-i mențină în poziție pentru a reveni pe orbita lor reziduală, care este mai înaltă (cu 230 de kilometri) decât orbita lor nominală. Plasarea lor pe o orbită inferioară ar crește riscul de coliziune la punerea pe orbită a noilor sateliți, iar trimiterea lor înapoi pentru a se dezintegra în atmosferă ar necesita mult prea multă energie. În cazul dispozitivelor care se află pe cele mai îndepărtate orbite, se cheltuiește mai puțin combustibil pentru a le ridica pe orbita reziduală decât pentru a le coborî pe Pământ.

Controlorilor de sateliți li se cere în general să folosească ultimele kilograme de propulsor rămase (dacă satelitul este încă manevrabil) pentru a repoziționa satelitul puțin mai departe de orbita geostaționară, evitând apoi să rămână prea aproape de alții sateliți activi. Apoi, se cere tăierea tuturor circuitelor electrice, împiedicându-l să interfereze cu ceilalți sateliți pe lângă care va trece, precum și golirea completă a rezervoarelor de propulsor pentru a se proteja de o explozie în urma unei posibile coliziuni cu un alt corp.

LEO- Orbită joasă a Pământului; MEO- Orbită terestră medie; GEO- Orbită geostaționară

Resturile spațiale includ și obiecte pe care nimeni nu s-ar aștepta să le găsească acolo: o mănușă pierdută de astronautul Ed White la prima ieșire spațială americană (EVA), o cameră pierdută de Michael Collins lângă Gemini 10, o pătură termică pierdută în timpul STS-88, saci de gunoi aruncați de cosmonauții sovietici în timpul lui Mir 15, o cheie și o periuță de dinți. În timpul unui STS-120 EVA  (Space Shuttle mission – activitatea extravehiculară (EVA) este orice activitate efectuată de un astronaut în spațiul cosmic în afara unei nave spațiale) pentru a consolida un panou solar rupt, s-a pierdut o pereche de clești, iar într-un STS-126 EVA, Heidemarie Stefanyshyn-Piper a pierdut o geantă cu instrumente de mărimea unei serviete.

Alte surse de resturi spațiale: testarea armelor anti-sateliți, distrugerea deliberată a sateliților, etajele superioare ale rachetelor care ajung pe orbită.

Sindromul Kessler (numit și Efectul Kessler, cascadă colizională sau cascadă ablațională), propus de cercetător NASA Donald J. Kessler în 1978, este un scenariu în care densitatea obiectelor⁠ aflate pe orbită joasă (LEO) este suficient de mare astfel încât coliziunea între obiecte poate cauza o cascadă colizională — fiecare coliziune generează fragmente suplimentare care cresc șansa altor coliziuni.

Sindromul Kessler este deosebit de periculos din cauza efectului domino. Orice impact între două obiecte masive va crea resturi suplimentare rezultate din forța coliziunii. Fiecare rest are potențialul de a provoca daune suplimentare altor obiecte care orbitează, creând mai multe resturi spațiale. Cu o coliziune suficient de mare (cum ar fi una dintre o stație spațială și un satelit), cantitatea de deșeuri generată ar putea fi suficient de mare pentru a face orbita joasă a Pământului inutilizabilă.

Reducerea numărului de resturi este greu de realizat. Proiectanții unui nou vehicul sau satelit sunt adesea solicitați de către să demonstreze că acesta poate fi eliminat în siguranță la sfârșitul duratei sale de viață, de exemplu prin utilizarea unui sistem controlat de reintrare în atmosferă sau printr-un impuls într-o orbită cimitir.

O tehnologie pentru fragmente mai mari este un laser la sol de milioane de megawați de putere care ar putea fi folosit pentru a ținti fragmentele. Când lumina laser lovește un fragment, o parte a fragmentului se va vaporiza, creând o împingere care ar modifica excentricitatea orbitei resturilor fragmentului până când acesta reintră pe Pământ și este astfel distrus, dar aceasta este doar o ipoteză.

Mai accesibil, RemoveDEBRIS a fost un proiect de cercetare prin satelit care intenționa să demonstreze diferite tehnologii de îndepărtare a resturilor spațiale. Misiunea a fost condusă de Centrul Spațial Surrey de la Universitatea din Surrey cu platforma satelitului fabricată de Surrey Satellite Technology Ltd (SSTL).

Pentru a-și finaliza experimentele planificate, platforma a fost echipată cu un nanosatelit de tip CubeSat 2U numit DebrisSat 1,un nanosatelit de tip CubeSat 2U numit DebrisSat 2,o rețea care poate fi desfășurată, un harpon, un sistem optic de navigație VBN (Vision-Based Navigation) care cuprinde o cameră și un lidar, o velă care poate fi desfășurată care trebuia să aducă RemoveDEBRIS de la altitudinea orbitală relativ scăzută a stației spațiale în atmosfera planetei pentru a se dezintegra în siguranță. În cele din urmă, vela nu a reușit să se desfășoare.