深空探测任务的开展依赖于航天技术的进步和国家综合实力的提高。
为促进未来深空探测任务平稳顺利发展，应先期开展若干关键技术研究，并取得突破。
其中，深空探测器总体技术、新型能源、深空测控通信、智能自主控制、新型结构与机构、新型科学载荷等技术是亟需突破和掌握的关键技术。
01 深空探测器总体技术
对于深空探测任务而言，探测器总体技术的特点体现在多任务多目标多约束下的深空探测器优化设计技术，其中如何实现燃料最省、时间最短到达预定目标的轨道设计与控制策略是航天任务设计中首要而关键的一环。
相比近地卫星轨道，深空目标天体繁多且存在复杂变化的引力场环境，深空探测轨道技术包括多体系统低能量轨道设计与控制策略、不规则弱引力场轨道设计与控制策略、新型推进衍生的轨道设计与控制策略等。
此外，小天体探测任务目标选择、复杂序列借力轨道等也是未来深空探测轨道设计与优化技术重要的研究方向。
02 新型能源技术
高效的能源系统是进行深空探测任务的一项基本保障。核能源具有能量密度高、寿命长的特点，是解决未来深空探测能源问题的一个有效途径，包括同位素衰变能源、核裂变反应堆能源等。
核电源具有不依赖太阳、能量自主产生、能量密度高等优点，可大幅提高空间可用电功率水平和推进系统可使用时间，特别适用于难以获取太阳能或具有瞬时大功率能量需求特点的深空探测任务，主要技术包括空间堆技术、高效热电转换技术、大功率热排散技术、轻质高效辐射屏蔽技术、地面试验验证技术、核安全技术等。
03 新型深空测控通信技术
深空测控通信技术是天地信息交互的唯一手段，也是深空探测器正常运行、充分发挥其应用效能不可或缺的重要保证。
深空探测器的测控通信面临着由于遥远的距离所带来的信号空间衰耗大、传输时间长、传播环境复杂等一系列问题，是深空探测的难点之一。
