在以“新起点 新征程 新愿景”为主题的2021年中国航天大会上，中国宇航学会发布2021年宇航领域科学问题和技术难题，它们是：太阳磁场周期性反转与太阳全球磁场探测、星系生态环境中的反馈效应及“重子缺失”问题、利用太空原位资源实现人类长期地外生存、空间准绝对零度超低温热管理技术、可重复使用液体火箭发动机设计技术、基于核聚变推进系统的空间飞行器设计技术、大空域跨速域高超飞行器气动布局设计方法与技术、吸气式高速飞行器内外流耦合声振环境评估与预示技术、地球同步轨道星地全天时安全通信技术、空间高压大功率发电与电力管理技术。
作为2021年宇航领域科学问题和技术难题的发布人，中国科学院院士、中国航天科技集团有限公司研究发展部部长王巍表示，在科技创新活动中，尤其是原始创新活动，提出问题比解决问题显得更为关键。在过去的一年里，世界航天活动持续高度活跃态势，主要航天国家加强太空领域顶层战略规划，积极布局太空资源开发与利用，抢占太空发展制高点和主动权。在航天强国和科技强国宏伟目标引领下，我国经济社会发展和民生改善比过去任何时候都更加需要航天科技解决方案和航天发展创新动力。
此次发布是继2020年中国航天大会首次发布宇航领域问题难题以来的第二次发布活动。作为宇航领域广泛联系一线科技工作者的桥梁纽带，中国宇航学会将宇航领域科学问题和技术难题的征集和发布作为重点工作持续推进。学会推荐的问题难题连年入选中国科协组织的评选活动并在中国科协年会发布，撰写的科技工作者建议已陆续报送中央及上级单位，参与撰写的相关文献分析、科普作品等已公开出版。
2021年宇航领域科学问题和技术难题
1.太阳磁场周期性反转与太阳全球磁场探测
太阳活动周期本质上是由太阳磁场的周期性反转引起的，太阳磁场问题进一步制约着太阳物理学科的发展。缺乏观测数据是问题难以解决的关键，需要太阳物理和现代航天技术相结合，打开突破的大门。
2.星系生态环境中的反馈效应及“重子缺失”问题
在星系演化过程中存在着超新星爆发或黑洞喷流对环境的反馈效应，由于缺乏观测手段，其物理过程仍不确知。设法精细观测该效应产生的热气体是解开“重子缺失”之谜的关键，对理解星系演化、促进宇宙学发展具有重大意义。
3.利用太空原位资源实现人类长期地外生存
太空原位资源利用技术是人类通过勘测、获取和利用地外天体的天然或废弃资源，走出地球、迈向深空并实现可持续发展的关键技术。这一技术突破将催生地外天体采矿、太空制造和太空移民等新兴领域。
4.空间准绝对零度超低温热管理技术
空间准绝对零度是指无限接近热力学的最低温度，是粒子动能低至量子力学无限接近最低点时物质的温度。空间准绝对零度超低温热管理技术是面向宇宙微弱信号超高灵敏度探测感知亟需的关键技术。该技术突破将对探测宇宙微弱信号，了解宇宙起源和探寻外星生命具有重要意义。
5.可重复使用液体火箭发动机设计技术
重复使用航天运输系统是航天运输技术的重要发展方向，可重复使用液体火箭发动机设计技术是其关键支撑技术。该技术将为我国可重复使用航天运输系统研制打下坚实基础，大幅提升我国进出空间和控制空间能力。
6.基于核聚变推进系统的空间飞行器设计技术
基于核聚变推进系统的空间飞行器是通过核聚变反应获得大推力进行深空飞行探测的飞行器，具有高比冲、大推力、长寿命等显著特点。这一技术将大幅提升空间飞行器的性能，是人类进入月球以远太阳系的重要技术保障。
7.大空域跨速域高超飞行器气动布局设计方法与技术
大空域跨速域高超飞行器气动布局设计方法与技术需适应大范围的飞行空域及速域变化要求，是气动设计的关键和难点，也是跨速域高超飞行器所面临的重大共性基础问题。该技术的突破将大幅拓展高超飞行器的活动范围。
8.吸气式高速飞行器内外流耦合声振环境评估与预示技术
吸气式高速飞行器内外流耦合声振环境技术的研究将建立精确的评估与预示方法，是保障吸气式高速飞行器实现宽速域、多空域灵活机动飞行的重要基础。该技术突破对于新型吸气式航天运输系统及工程应用具有重要意义。
9.地球同步轨道星地全天时安全通信技术
地球同步轨道星地全天时安全通信技术是实现天地一体化保密通信的重要技术，是未来保障信息安全的重要手段，在金融等安全等级高和保密时效长的领域具有重要应用价值。
10.空间高压大功率发电与电力管理技术
空间高压大功率发电与电力管理技术是突破人类大规模探索太空和利用太空资源瓶颈、支撑未来超大型航天器发展的关键技术。该技术突破将推动载人登月、月球基地建设开发、深空探测、空间太阳能电站等重大空间任务的发展。