目前已有不少太空望遠鏡在太空中運行，例如:觀測可見光波段的哈勃太空望遠鏡Hubble，觀測紅外波段的史匹哲太空望遠鏡Spitzer，觀測X光波段的錢德拉太空望遠鏡Chandra，觀察γ射線波段的康普頓太空望遠鏡Compton已于2000年退役哈勃空間望遠鏡Hubble Space Telescope，縮寫為HST，是以天文學家哈勃為名，在軌道上環(huán)繞著地球的望遠鏡。他的位置在地球的大氣層之上，因此獲得了地基望遠鏡所沒有的好處-影像不會受到大氣湍流的擾動，視相度絕佳又沒有大氣散射造成的背景光，還能觀測會被臭氧層吸收的紫外線。于1990年發(fā)射之后，已經(jīng)成為天文史上最重要的儀器。他已經(jīng)填補了地面觀測的缺口，幫助天文學家解決了許多根本上的問題，對天文物理有更多的認識。哈勃的哈勃超深空視場是天文學家曾獲得的最深入最敏銳的的光學影像。從他于1946年的原始構想開始，直到發(fā)射為止，建造太空望遠鏡的計劃不斷的被延遲和受到預算問題的困擾。在他發(fā)射之后，立即發(fā)現(xiàn)主鏡有球面像差，嚴重的降低了望遠鏡的觀測能力。幸好在1993年的維修任務之后，望遠鏡恢復了計劃中的品質，并且成為天文學研究和推展公共關系最重要的工具。哈勃空間望遠鏡和康普頓伽瑪射線天文臺、錢德拉X射線天文臺、斯必澤空間望遠鏡都是美國宇航局大型軌道天文臺計劃的一部分 。哈勃空間望遠鏡由NASA和ESO合作共同管理。哈勃的未來依靠后續(xù)的維修任務是否成功，維持穩(wěn)定的幾個陀螺儀已經(jīng)損壞，目前2007年，連備用的也已經(jīng)耗盡，而且另一架用于指向的望遠鏡功能也在衰減中。陀螺儀必須要以人工進行維修，在2007年1月30日，主要的先進巡天照相機ACS也停止工作，在執(zhí)行人工維修之前，只有超紫外線的頻道能夠使用。另一方面，如果沒有再提升來增加軌道高度，阻力會迫使望遠鏡在2010年重返大氣層。自從2003年航天飛機哥倫比亞不幸事件之后，由于國際太空站和哈勃不在相同的高度上，使得太空人在緊急狀況下缺乏安全的避難場所，因而NASA認為以載人太空任務去維修哈柏望遠鏡是不合情理的危險任務。NASA在從新檢討之后，執(zhí)行長麥克格里芬在2006年10月31日決定以亞特蘭大進行最后一次的哈柏維修任務，任務的時間安排在2008年9月11日，基于安全上的考量，屆時將會讓發(fā)現(xiàn)號在LC-39B發(fā)射臺上待命，以便在緊急情況時能提供救援。計劃中的維修將能讓哈勃空間望遠鏡持續(xù)工作至2013年。如果成功了，后繼的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡JWST應該已經(jīng)發(fā)射升空，可以銜接得上任務了。韋伯太空望遠鏡在許多研究計劃上的功能都遠超過哈柏，但將只觀測紅外線，因此在光譜的可見光和紫外線領域內無法取代哈柏的功能。哈勃Hubble1889～1953美國天文學家愛德溫·哈勃Edwin P. Hubble是研究現(xiàn)代宇宙理論最著名的人物之一，是河外天文學的奠基人。他發(fā)現(xiàn)了銀河系外星系存在及宇宙不斷膨脹，是銀河外天文學的奠基人和提供宇宙膨脹實例證據(jù)的第一人。史匹哲太空望遠鏡于2003年8月25日發(fā)射升空，是人類史上最大的紅外線波段太空望遠鏡，取代了原來的IRAS望遠鏡，史匹哲前身名為SIRTFSpace Infrared Telescope Facility。它的觀測波段為3微米到180微米波長，由于地球大氣層會吸收部份的紅外線，而且地球本身也會因黑體輻射而發(fā)出紅外線，所以在地球表面無法獲得紅外波段的天文資料。它的總長度約4米，總重量約865公斤，它有1個0.85米的主鏡及3個極低溫的觀測儀器，為了避免望遠鏡本身因黑體輻射而發(fā)出紅外線干擾觀測結果，所以觀測儀器溫度必須降低到接近絕對零度，除此之外為了避免太陽熱能及地球本身發(fā)出的紅外線干擾，望遠鏡本身還包含了1個保護罩，而且望遠鏡在太空的位置刻意安排在地球繞太陽的公轉軌道上，在地球后面遠遠的跟著地球移動。由于紅外線可以穿透密集的塵埃云氣，所以它可以讓我們觀測到許多可見光無法觀察的天文現(xiàn)象。例如:透過它的觀測可以幫助天文學家更進一步的厘清恒星形成、星系的核心及行星系統(tǒng)的形成的機制。史匹哲太空望遠鏡是美國太空總署Great Observatories Program計畫的最后1座太空望遠鏡。詹姆斯·韋伯太空望遠鏡James Webb Space Telescope，縮寫JWST是計劃中的紅外線觀測用太空望遠鏡。作為將于2010年結束觀測活動的哈勃太空望遠鏡的后續(xù)機，計劃于2011年發(fā)射升空。但因哈勃太空望遠鏡的修補等延命措施的效果，故發(fā)射改期為2013年。系歐洲空間局ESA和美國宇航局NASA的共同運用計劃，放置于太陽-地球的第二拉格朗日點。不像哈勃空間望遠鏡那樣是圍繞地球上空旋轉，而是飄蕩在從地球到太陽的背面的150萬千米的空間。此項目曾經(jīng)稱為“新一代太空望遠鏡”Next Generation Space Telescope，2002年以美國宇航局第二任局長詹姆斯·韋伯的名字命名。1961年至1968年詹姆斯·韋伯擔任局長期間曾領導了阿波羅計劃等一系列美國重要的空間探測項目。詹姆斯韋伯太空望遠鏡的主要的任務是調查作為大爆炸理論的殘余紅外線證據(jù)宇宙微波背景輻射，即觀測今天可見宇宙的初期狀態(tài)。為達成此目的，它配備了高敏度紅外線傳感器、光譜器等。 為便于觀測，機體要能承受極限低溫，也要避開太陽和地球的光等等。為此，詹姆斯韋伯太空望遠鏡附帶了可折疊的遮光板，以屏蔽會成為干擾的光源。因其處于拉格朗日點，地球和太陽在望遠鏡的視界總處于一樣的相對位置，不用頻繁的修正位置也能讓遮光板確實的發(fā)揮功效。哈勃太空望遠鏡位于從地表大約600千米的較低的軌道位置上。因此，即使光學儀器發(fā)生故障也有可以用航天飛機來修理。詹姆斯韋伯太空望遠鏡位于離地球150萬千米的距離，即使出了故障也不可能頻繁派遣修理人員。與此相反，它位于第二拉格朗日點上，重力相對穩(wěn)定，故相對于鄰近天體來說可以保持不變的位置，不用頻繁地進行位置修正，可以更穩(wěn)定的進行觀測，而且還不會受到地球附近灰塵的影響。計劃中的詹姆斯韋伯太空望遠鏡的質量為6.2噸，約為哈勃空間望遠鏡11噸的一半。主反射鏡由鈹制成，口徑達到6.5米，面積為哈勃太空望遠鏡的5倍以上，可以期待它將有遠超哈勃空間望遠鏡非常高的觀測性能。與此同時，相反的光學鏡頭的重量已經(jīng)被輕量化了?，F(xiàn)在這面主鏡的直徑的比發(fā)射它用的火箭更大。主鏡被分割成18塊六角形的鏡片，發(fā)射后這些鏡片會在高精度的微型馬達和波面?zhèn)鞲衅鞯目刂葡抡归_。但是，此法不會跟克谷望遠鏡一樣，不必像地面望遠鏡那樣必須根據(jù)重力負荷和風力的影響而要按主動光學來時常持續(xù)調整鏡段，故詹姆斯韋伯太空望遠鏡除了初期配置之外將不會有太多改變。主鏡的鏡面作為全體也形成六角形，聚光部和鏡面都露在外面，容易讓人聯(lián)想到射電望遠鏡的天線。另外，它的主體也不呈筒狀，而是在主鏡下展開座席狀的遮光板。錢德拉X射線太空望遠鏡美國哥倫比亞號航天飛機1999年7月23日升空，把錢德拉X射線太空望遠鏡Chandra X-ray Observatory送到了太空。這一空間天文望遠鏡將幫助天文學家搜尋宇宙中的黑洞和暗物質，從而更深入地了解宇宙的起源和演化過程。錢德拉太空望遠鏡原稱高級X射線天體物理學設施AXAF，后改以印裔美籍天體物理學家錢德拉錫卡Chandrasekhar的名字來為其命名。錢德拉錫卡30年代移居美國，1983年因對恒星結構與演化的研究成果而獲諾貝爾獎，1995年去世。“錢德拉”是朋友和同事對他的稱呼，梵語有“月亮”和“照耀”的意思。錢德拉望遠鏡是美國航宇局NASA“大天文臺”系列空間天文觀測衛(wèi)星中的第三顆。該系列共由4顆衛(wèi)星組成，其中康普頓Compton伽馬射線觀測臺和哈勃太空望遠鏡HST已分別在1990和1991年發(fā)射升空，另一顆衛(wèi)星稱為太空紅外望遠鏡設施SIRTF，也就是斯皮策太空望遠鏡，于2003年發(fā)射成功。在軌道上運行的光學望遠鏡哈勃太空望遠鏡觀測可見光，而在另一軌道上的“錢德拉”則捕捉X射線。錢德拉X射線太空望遠鏡是為了觀察來自宇宙最熱的區(qū)域的X射線而設計的。與可見光的光子相比，X射線更具能量，而且就像子彈一樣能夠穿透光學望遠鏡所使用的拋物面鏡。但是當它掠過鏡子表面的時候就會像子彈一樣改變方向。為此，錢德拉X射線太空望遠鏡有4副鏡子4個拋物面鏡，4個雙曲面鏡，這些鏡子像“漏斗”一樣把X光集中到高性質照相機內。鏡子的制作精度達到了空前的高度:光學系統(tǒng)的兩端間的距離是2.7米，誤差為1.3×10-6米一根頭發(fā)絲的1/5。錢德拉X射線太空望遠鏡上面的儀器在測量X射線的能量的同時還能夠擔出高清晰度的照片。另外，瞄準系統(tǒng)的精度也非常高，能夠瞄準1公里以外的雞蛋大小的物體，誤差為3毫米。錢德拉望遠鏡的造價高達15.5億美元之巨，加上航天飛機發(fā)射和在軌運行費用，項目總成本高達28億美元。它是迄今為止人類建造的最為先進、也最為復雜的太空望遠鏡，被譽為“X射線領域內的哈勃”。在此之前，人類曾發(fā)射過小一些的X射線望遠鏡。與它們相比，錢德拉的靈敏度要高出20～50倍。除分辨率高外，它還具有集光能力強和成像的能量范圍廣等特點，并能精確地把光譜分解成不同的能量成分。它所獲得的高能X射線數(shù)據(jù)將彌補康普頓和哈勃兩顆天文觀測衛(wèi)星在電磁頻譜的其它區(qū)域中獲得的數(shù)據(jù)，加深人類對黑洞、碰撞星系和超新星遺跡的了解。錢德拉望遠鏡距地球最遠時的距離約為地球到月球的距離的三分之一。選用這種大橢圓軌道是為了有盡可能多的時間讓望遠鏡保持在地球的輻射帶之外，并避開在離地球很近處運行帶來的一些觀測上的限制。錢德拉望遠鏡上裝有高分辨率鏡面組件HRMA和8米長的光具座。用于觀測的主要儀器包括一臺用于成像和光譜分析的電荷耦合裝置成像光譜儀、一臺高分辨率相機以及高能透射光柵和低能透射光柵等。該望遠鏡在研制中遇到的最大挑戰(zhàn)還是10米焦距X射線望遠鏡的研制，尤其是反射鏡制造、無形變安裝系統(tǒng)的研制以及鏡面精確準直性的保持，難度極高。