1. 宇宙物理动力学效应及“动力获取”问题：探索宇宙需要更高效的推进系统，如何利用宇宙中的物理动力学效应，比如引力助推，以及开发新型动力技术，如核热推进或电磁驱动，是重大挑战。

2. 太阳系外宜居行星的搜寻与生命标记：随着对宇宙生命的探索兴趣增加，如何有效识别和研究太阳系外的潜在宜居行星，以及发展生命标记的探测技术，成为科学探索的关键。

3. 航班化航天运输系统：实现航天运输的快速、经济、重复使用，类似于航空航班的运营模式，要求在材料、发动机、安全性和成本控制上取得突破。

4. 近地小行星监测与防御：随着对近地小行星威胁的认识加深，建立快速监测预警系统和有效的防御策略，如偏转技术，变得至关重要。

5. 人工光合成材料：为支持长期的太空探索和居住，开发能在极端条件下进行光合作用的材料，以实现自给自足的食物和氧气供应。

6. 远距离大功率无线能量传输：在深空探索中，如何高效地传输能量，确保航天器的能源供应，是一个技术难题。

7. 月壤资源的利用：在月球表面利用当地资源进行原位建造和资源提取，减少从地球运输物资的成本和难度。

8. 跨域飞行器的强适应控制：设计能够适应大气层内外不同飞行环境的飞行器，需要创新的控制理论和技术。

航空航天工程的未来挑战有哪些

9. 空间星群智能自主协同作业：随着卫星网络和星座的增加，如何让这些航天器实现智能自主的协同工作，提高任务效率和灵活性。

10. 地球高空大气流场预测：准确预测高空大气变化对于卫星轨道设计和维护至关重要，但这一领域的预测技术仍需显著提升。

这些挑战不仅需要技术创新，还需要国际合作、政策支持和大量的研发投入。随着技术进步和国际合作的加深，航空航天工程将不断克服这些挑战，推动人类向更深远的太空探索迈进。