SpaceX 让自己成为这家私人太空公司的最大客户，它在两周内发射了三批 Starlink 宽带卫星，将 180 颗卫星送入轨道。重复使用回收的火箭第一级，不仅能提高发射频率，也大幅降低了发射成本。周日的发射创造了新的重复使用记录：Falcon 9 火箭的第一级是第九次使用并第九次成功着陆，打破了今年初另一次 Starlink 发射时创造的记录。今年的 Starlink 卫星发射的频率将会非常高，三月份还有两次发射，SpaceX 正在准备 Starlink 卫星宽带的商业化服务。

有 30 年历史的哈勃太空望远镜在 3 月 7 日突然进入安全模式停止观测，3 月 11 日恢复运行，但广角相机3（Wide FieldCamera 3，WFC3）还存在问题而仍处于暂停工作状态。NASA 在声明中称，哈勃在重新进入科学模式之后完成了它的首次观测，使用宇宙起源频谱仪测绘了活动星系核中的气体流动，但广角相机3的低电压问题阻止它恢复工作，团队正对此进行调查。哈勃是在 1990 年发射的，之后 NASA 使用航天飞机对其进行了五次维修和升级，最后一次维修是在 2009 年，广角相机3就是在这次任务中安装的。在航天飞机退役之后，哈勃就只能靠自己了，但 NASA 相信它仍然能服役很多年。

根据发表在《Science Advances》期刊上的一项研究，天文学家利用计算机模型预测银河系可能存在大量类似地球的行星。“我们所有的数据表明，水从一开始就是地球的组成部分。而且因为水分子经常出现，所以有合理的可能性，它适用于银河系的所有行星。是否存在液态水的决定性因素是这颗行星与其恒星的距离。”该研究领导者、哥本哈根大学恒星与行星形成中心教授 Anders Johansen 说。“在地球增长到目前质量的 1% 之前，是通过捕获大量充满冰和碳的鹅卵石来增长的。然后地球的增长变得越来越快，经过 500 万年后，它变得和我们今天所知道的一样大。在此过程中，地球表面温度急剧上升，导致鹅卵石中的冰在蒸发，因此，今天地球只有 0.1% 是由水组成的，尽管 70% 的地球表面被水覆盖。”这个理论被称为“卵石吸积”，它认为行星是由卵石聚集在一起形成的，然后行星变得越来越大。

2020 年私人太空公司 SpaceX 在首次商业载人太空飞行任务中将美国宇航员送往了国际空间站。现在，SpaceX 宣布将在今年第四季度前发射全世界第一次纯商业载人太空任务 Inspiration4。这次任务将在佛罗里达的肯尼迪太空中心 39 发射台发射，该发射台曾被用于阿波罗登月项目，具有历史意义。Shift4 Payments 创始人兼 CEO Jared Isaacman 支付了 4 个座位，除他之外另外三个座位的人选将从公众中间挑选出来，结果将在未来几周宣布。在发射前，Inspiration4 的成员将接受商业宇航员的培训。这次飞行将持续多天，飞船将每 90 分钟绕地球一周。任务结束后将返回地面，降落在佛罗里达附近海域。

SpaceX 完成了 2021 年的第三次发射，Smallsat Rideshare Program 任务的首次发射——此类任务设计让小型卫星运营商一起发射以减少费用。这次飞行任务被称为 Transporter-1，于 1 月 24 日从佛罗里达升空，将创纪录的 143 颗卫星送入轨道。这一数据打破了美国和世界的单次飞行卫星发射记录。此前诺斯罗普格鲁曼公司在 2018 年 11 月发射了 108 颗卫星。SpaceX 之前最多发射了 64 颗卫星。

12 月 6 日，日本探测器隼鸟 2 号从小行星“龙宫”顺利返回地球圈并将装有小行星样品的密封舱送回了地球。12 月 17 日，中国嫦娥五号也从月球带回了其采集的样品。虽然两个探测器探测的目的地相距遥远，但有可能都有助于揭开太阳系演化之谜。隼鸟 2 号的密封舱之中确认装有漆黑的小石块和沙子，样品重量约 5.4 克。其中很有可能大量包含由碳等形成的有机物。嫦娥五号带回了约 1.7 公斤的月球样品。美国阿波罗计划带回了近 400 公斤的月球石头，但着陆地点的形成年代集中于约 35 亿年前。而嫦娥五号则从据称相比起来明显更新的 13 亿～19 亿年前形成的地点带回样品，这一点受到关注。

尽管受到争议，核反应堆能产生将大型飞船快速运送到火星或更遥远深空所需的能量和驱动力。核驱动火箭的设想可上溯至 1940 年代，它面临的技术挑战是安全和轻量级。今天的核燃料和反应堆设计基本能符合要求。NASA 现在正在调查将核动力火箭用于星际旅行。NASA 的 Space Technology Mission 部门首席工程师 Jeff Sheehy 说，如果你去火星然后在两年内返回，核动力在这方面是有优势的。他表示关键技术是燃料。燃料需要能承受核热引擎内部的超高温和挥发性条件。有两家公司表示它们的燃料足够牢固安全能用于核引擎，其中一家公司已经向 NASA 交付了概念设计。

一个国际团队利用射电望远镜阵列在牧夫座（Boötes）探测到了射电爆发。这可能是首次在太阳系外的行星探测到射电辐射。研究报告发表在《Astronomy & Astrophysics》期刊上。信号来自于 Tau Boötes 星系，它包含了一个双星系统和一颗行星。根据射电信号的强度和偏振，以及行星的磁场，他们认为信号来自于行星，符合理论预测。科学家承认结论还不确定，还需要进一步的观测。

中日科学家确认 GN-z11 是已知最遥远最古老的星系。研究报告发表在《Nature Astronomy》期刊上。 2016 年哈勃望远镜发现 GN-z11 时，初步判定它的红移可能达到了10 以上。国际上普遍认为，现有的望远镜很难测量出该星系的准确红移值，需等待詹姆斯·韦伯望远镜等下一代平台。北京大学科维理天文与天体物理研究所江林华领导的团队利用世界上最先进的地面红外望远镜之一——夏威夷山上十米口径的凯克（Keck）望远镜，对 GN-z11 进行了深度光谱观测，基于光谱分析出该星系的准确红移值 z=10.957，证实其为 134 亿光年之外的星系。

当有着地下海洋的冰卫星欧罗巴围绕木星运动，它会遭到来自木星的辐射轰击。当粒子轰击卫星表面时，它们会制造不同寻常的场景：让欧罗巴在黑暗中发光。加州理工 JPL 研究人员在实验室里将盐渍冰暴露在高能电子下，模拟了木星辐射与木卫二表面的相互作用。他们发现，被辐照的冰通过一个叫做电子激发发光的过程发出绿光，发光的强度取决于冰的具体成分。研究人员认为，NASA 探测器 Europa Clipper 的低空飞越可以通过测量在不同的波长区域看到多少冰辉，来确定和绘制木卫二背面表面的化学成分。这种观测也许还可以确定地下海洋的特征，例如缩小其盐度范围，因为地表经过剧烈处理的冰的产物和海洋物质会在地质时间尺度上进行交换。

银河系内有着大量的流浪行星，即它们不受任何恒星的引力约束。波兰天文学家现在报告他们发现了地球大小的流浪行星。至今发现的 4000 多颗系外行星中的绝大部分都围绕恒星运动，而发现这些行星通常利用的是行星凌日现象。但流浪行星没有母星，无法通过恒星亮度的周期性变化发现。天文学家利用的是引力透镜去发现流浪行星。

SpaceX 目前发射的数百颗 Starlink 宽带卫星中有 3% 已失效。这些发生故障的卫星可能会对其它飞行器构成威胁，不过这些卫星都处于低地球轨道，如无动力轨道高度会自动衰减，发生碰撞的风险要远低于高轨道卫星。报道称，为防止发生碰撞，Starlink 卫星配备了离子引擎 krypton Hall-effect 推进器在轨道上进行机动，并在寿命结束时脱离轨道。但最近 SpaceX 向 FCC 递交报告称，有多颗卫星在部署后失去了机动能力。它没有透露有多少卫星受到影响。天体物理学家 Jonathan McDowel 在进行分析后认为有 3% 的 Starlink 宽带卫星失效。相比已发射的数百颗卫星，这一故障率并不高。

猎户座流星雨将于 10 月 21 日凌晨达到峰值，预计每小时能看到  15 到 30 颗流星。猎户座流星雨是五大流星雨之一，是八月英仙座流星雨之后最壮观的流星雨。猎户座流星雨与哈雷彗星有关，地球每年这个时节都会经过彗星留下的碎片，碎片撞击地球大气层产生了流星。可以看到猎户座流星雨的时间是从 10 月 16 日到 26 日。

一枚已退役废弃的俄国卫星 Kosmos-2004 与中国长征火箭残骸近距离相遇，它们之间一度只相隔 25 米，甚至更近。如果它们相撞将产生大量的太空垃圾，对卫星和空间站构成无法忽视的威胁。从地面追踪太空垃圾的硅谷新兴企业 LeoLabs 见证了俄国废弃卫星和中国火箭残骸 10 月中旬这次危险的近距离相遇过程，两者最后擦肩而过。LeoLabs 用自己开发的雷达网络提供轨道测绘服务。得克萨斯大学奥斯汀分校的天体动力学家 Moriba Jah 博士和咨询公司 Aerospace Corporation 估算的结果显示，Kosmos-2004 和长征火箭的残余只是隔着大约 70 米距离打了个招呼。

巨大恒星耀斑发出的紫外线可以破坏行星的宜居性。美国北卡罗来纳大学教堂山分校的一项新研究将帮助天体生物学家了解行星在超级耀斑期间会经历多少辐射，以及太阳系以外的世界是否存在生命。超级耀斑是一种能量爆发，比地球上最大的太阳耀斑大 10 到 1000 倍。这些耀斑可以将大量的紫外线照射到行星上，其威力之大足以毁灭行星上存在生命的机会。研究报告（预印本）发表在《天体物理学杂志》上。研究人员首次测量了来自恒星的超级耀斑大样本的温度，以及耀斑可能的紫外线辐射。

MIT 的科学家分析 NASA 开普勒太空望远镜 K2 任务收集的数据并利用地面望远镜网络 SPECULOOS，识别了一颗类地行星 K2-315b，其公转一周为 3.14 地球日。研究报告发表在《Astronomical Journal》期刊上。研究人员估计 K2-315b 半径为地球的 0.95 倍，其母星为太阳的五分之一，公转一周 3.14 天。科学家猜测它是一颗岩石行星，但不太可能适合居住，因为它距离恒星太近，其表面温度预计高达 450 开尔文，这一温度足以烘培派了。

在科学家宣布从金星大气层发现疑似微生物产生的气体之后，俄罗斯宣布它计划独立探索金星。俄罗斯航天局局长 Dmitry Rogozin 告诉记者，他们将启动一个项目，因为俄罗斯相信金星是它的星球。最早的金星探测器是苏联发射的，苏联共向金星发射了 30 多个探测器，以至于美国将其称为“苏联行星”。俄罗斯声称它有大量的材料显示金星上的部分物体改变了位置，或者可能存在生命。但这些都是尚未验证的假说。

根据发表在《Publications of the Astronomical Society of Australia》期刊上的一项研究，天文学家利用位于西澳洲的 Murchison Widefield Array (MWA)天线阵去探测外太空的无线电信号，搜索地外文明的信号。研究主要针对的是船帆星座，该区域有大量的恒星爆炸和死亡，为新恒星的形成创造了理想的环境。天文学家使用 MWA 对船帆星座监听了 17 小时，捕捉了 1030 万颗恒星的信号，但未发现外星科技的任何信号。

天文学家发表报告称，SpaceX 等公司发射的宽带卫星星座将会不可避免的对天文观测造成负面影响。SpaceX 至今发射了 600 多颗 Starlink 卫星，OneWeb 发射了 74 颗，两家公司都计划发射数万颗后续卫星，此外亚马逊也计划发射数千颗宽带卫星。SpaceX CEO Elon Musk 曾断言宽带卫星不会对天文学造成问题。但天文学家对已发射的宽带卫星积累足够多的观测数据之后，对这一问题进行了计算机模拟，结果显示如果真的部署 10 万颗低地球轨道卫星的话，没有任何缓解措施能完全避开卫星对地面光线-近红外天文观测设备的影响。卫星对天文学的影响主要是基于其轨道高度。

通过 NASA 资助的 Backyard Worlds: Planet 9 项目，公民科学家在太阳系附近发现了 95 颗褐矮星——太重而不视为行星但太轻而不视为恒星，介于气态巨行星和恒星之间的天体。褐矮星通常表面温度炎热，但新发现的 95 颗褐矮星温度都比较低，部分天体的温度甚至接近地球，足以使其大气层存在水云。2014 年，天文学家利用 NASA 的 WISE (Wide-field Infrared Survey Explorer)计划收集的数据发现了至今最寒冷的褐矮星 WISE 0855，其温度为零下 23 摄氏度。如此低的温度令科学家怀疑它是一颗行星。科学家希望最新的发现能帮助他们了解为什么褐矮星如此冷，或者它们是否真的是褐矮星。