在以“新起點 新徵程 新願景”為主題的2021年中國航天大會上，中國宇航學會發布2021年宇航領域科學問題和技術難題，它們是：太陽磁場週期性反轉與太陽全球磁場探測、星系生態環境中的反饋效應及“重子缺失”問題、利用太空原位資源實現人類長期地外生存、空間準絕對零度超低温熱管理技術、可重複使用液體火箭發動機設計技術、基於核聚變推進系統的空間飛行器設計技術、大空域跨速域高超飛行器氣動佈局設計方法與技術、吸氣式高速飛行器內外流耦合聲振環境評估與預示技術、地球同步軌道星地全天時安全通信技術、空間高壓大功率發電與電力管理技術。
作為2021年宇航領域科學問題和技術難題的發佈人，中國科學院院士、中國航天科技集團有限公司研究發展部部長王巍表示，在科技創新活動中，尤其是原始創新活動，提出問題比解決問題顯得更為關鍵。在過去的一年裏，世界航天活動持續高度活躍態勢，主要航天國家加強太空領域頂層戰略規劃，積極佈局太空資源開發與利用，搶佔太空發展制高點和主動權。在航天強國和科技強國宏偉目標引領下，我國經濟社會發展和民生改善比過去任何時候都更加需要航天科技解決方案和航天發展創新動力。
此次發佈是繼2020年中國航天大會首次發佈宇航領域問題難題以來的第二次發佈活動。作為宇航領域廣泛聯繫一線科技工作者的橋樑紐帶，中國宇航學會將宇航領域科學問題和技術難題的徵集和發佈作為重點工作持續推進。學會推薦的問題難題連年入選中國科協組織的評選活動並在中國科協年會發布，撰寫的科技工作者建議已陸續報送中央及上級單位，參與撰寫的相關文獻分析、科普作品等已公開出版。
2021年宇航領域科學問題和技術難題
1.太陽磁場週期性反轉與太陽全球磁場探測
太陽活動週期本質上是由太陽磁場的週期性反轉引起的，太陽磁場問題進一步制約着太陽物理學科的發展。缺乏觀測數據是問題難以解決的關鍵，需要太陽物理和現代航天技術相結合，打開突破的大門。
2.星系生態環境中的反饋效應及“重子缺失”問題
在星系演化過程中存在着超新星爆發或黑洞噴流對環境的反饋效應，由於缺乏觀測手段，其物理過程仍不確知。設法精細觀測該效應產生的熱氣體是解開“重子缺失”之謎的關鍵，對理解星系演化、促進宇宙學發展具有重大意義。
3.利用太空原位資源實現人類長期地外生存
太空原位資源利用技術是人類通過勘測、獲取和利用地外天體的天然或廢棄資源，走出地球、邁向深空並實現可持續發展的關鍵技術。這一技術突破將催生地外天體採礦、太空製造和太空移民等新興領域。
4.空間準絕對零度超低温熱管理技術
空間準絕對零度是指無限接近熱力學的最低温度，是粒子動能低至量子力學無限接近最低點時物質的温度。空間準絕對零度超低温熱管理技術是面向宇宙微弱信號超高靈敏度探測感知亟需的關鍵技術。該技術突破將對探測宇宙微弱信號，瞭解宇宙起源和探尋外星生命具有重要意義。
5.可重複使用液體火箭發動機設計技術
重複使用航天運輸系統是航天運輸技術的重要發展方向，可重複使用液體火箭發動機設計技術是其關鍵支撐技術。該技術將為我國可重複使用航天運輸系統研製打下堅實基礎，大幅提升我國進出空間和控制空間能力。
6.基於核聚變推進系統的空間飛行器設計技術
基於核聚變推進系統的空間飛行器是通過核聚變反應獲得大推力進行深空飛行探測的飛行器，具有高比衝、大推力、長壽命等顯著特點。這一技術將大幅提升空間飛行器的性能，是人類進入月球以遠太陽系的重要技術保障。
7.大空域跨速域高超飛行器氣動佈局設計方法與技術
大空域跨速域高超飛行器氣動佈局設計方法與技術需適應大範圍的飛行空域及速域變化要求，是氣動設計的關鍵和難點，也是跨速域高超飛行器所面臨的重大共性基礎問題。該技術的突破將大幅拓展高超飛行器的活動範圍。
8.吸氣式高速飛行器內外流耦合聲振環境評估與預示技術
吸氣式高速飛行器內外流耦合聲振環境技術的研究將建立精確的評估與預示方法，是保障吸氣式高速飛行器實現寬速域、多空域靈活機動飛行的重要基礎。該技術突破對於新型吸氣式航天運輸系統及工程應用具有重要意義。
9.地球同步軌道星地全天時安全通信技術
地球同步軌道星地全天時安全通信技術是實現天地一體化保密通信的重要技術，是未來保障信息安全的重要手段，在金融等安全等級高和保密時效長的領域具有重要應用價值。
10.空間高壓大功率發電與電力管理技術
空間高壓大功率發電與電力管理技術是突破人類大規模探索太空和利用太空資源瓶頸、支撐未來超大型航天器發展的關鍵技術。該技術突破將推動載人登月、月球基地建設開發、深空探測、空間太陽能電站等重大空間任務的發展。