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目前已有不少太空望远镜在太空中运行，例如:观测可见光波段的哈勃太空望远镜Hubble，观测红外波段的史匹哲太空望远镜Spitzer，观测X光波段的钱德拉太空望远镜Chandra，观察γ射线波段的康普顿太空望远镜Compton已于2000年退役哈勃空间望远镜Hubble Space Telescope，缩写为HST，是以天文学家哈勃为名，在轨道上环绕著地球的望远镜。他的位置在地球的大气层之上，因此获得了地基望远镜所没有的好处-影像不会受到大气湍流的扰动，视相度绝佳又没有大气散射造成的背景光，还能观测会被臭氧层吸收的紫外线。于1990年发射之后，已经成为天文史上最重要的仪器。他已经填补了地面观测的缺口，帮助天文学家解决了许多根本上的问题，对天文物理有更多的认识。哈勃的哈勃超深空视场是天文学家曾获得的最深入最敏锐的的光学影像。从他于1946年的原始构想开始，直到发射为止，建造太空望远镜的计划不断的被延迟和受到预算问题的困扰。在他发射之后，立即发现主镜有球面像差，严重的降低了望远镜的观测能力。幸好在1993年的维修任务之后，望远镜恢复了计划中的品质，并且成为天文学研究和推展公共关系最重要的工具。哈勃空间望远镜和康普顿伽玛射线天文台、钱德拉X射线天文台、斯必泽空间望远镜都是美国宇航局大型轨道天文台计划的一部分 。哈勃空间望远镜由NASA和ESO合作共同管理。哈勃的未来依靠后续的维修任务是否成功，维持稳定的几个陀螺仪已经损坏，目前2007年，连备用的也已经耗尽，而且另一架用于指向的望远镜功能也在衰减中。陀螺仪必须要以人工进行维修，在2007年1月30日，主要的先进巡天照相机ACS也停止工作，在执行人工维修之前，只有超紫外线的频道能够使用。另一方面，如果没有再提升来增加轨道高度，阻力会迫使望远镜在2010年重返大气层。自从2003年航天飞机哥伦比亚不幸事件之后，由于国际太空站和哈勃不在相同的高度上，使得太空人在紧急状况下缺乏安全的避难场所，因而NASA认为以载人太空任务去维修哈柏望远镜是不合情理的危险任务。NASA在从新检讨之后，执行长麦克格里芬在2006年10月31日决定以亚特兰大进行最后一次的哈柏维修任务，任务的时间安排在2008年9月11日，基于安全上的考量，届时将会让发现号在LC-39B发射台上待命，以便在紧急情况时能提供救援。计划中的维修将能让哈勃空间望远镜持续工作至2013年。如果成功了，后继的詹姆斯·韦伯太空望远镜JWST应该已经发射升空，可以衔接得上任务了。韦伯太空望远镜在许多研究计划上的功能都远超过哈柏，但将只观测红外线，因此在光谱的可见光和紫外线领域内无法取代哈柏的功能。哈勃Hubble1889～1953美国天文学家爱德温·哈勃Edwin P. Hubble是研究现代宇宙理论最著名的人物之一，是河外天文学的奠基人。他发现了银河系外星系存在及宇宙不断膨胀，是银河外天文学的奠基人和提供宇宙膨胀实例证据的第一人。史匹哲太空望远镜于2003年8月25日发射升空，是人类史上最大的红外线波段太空望远镜，取代了原来的IRAS望远镜，史匹哲前身名为SIRTFSpace Infrared Telescope Facility。它的观测波段为3微米到180微米波长，由于地球大气层会吸收部份的红外线，而且地球本身也会因黑体辐射而发出红外线，所以在地球表面无法获得红外波段的天文资料。它的总长度约4米，总重量约865公斤，它有1个0.85米的主镜及3个极低温的观测仪器，为了避免望远镜本身因黑体辐射而发出红外线干扰观测结果，所以观测仪器温度必须降低到接近绝对零度，除此之外为了避免太阳热能及地球本身发出的红外线干扰，望远镜本身还包含了1个保护罩，而且望远镜在太空的位置刻意安排在地球绕太阳的公转轨道上，在地球后面远远的跟著地球移动。由于红外线可以穿透密集的尘埃云气，所以它可以让我们观测到许多可见光无法观察的天文现象。例如:透过它的观测可以帮助天文学家更进一步的厘清恒星形成、星系的核心及行星系统的形成的机制。史匹哲太空望远镜是美国太空总署Great Observatories Program计画的最后1座太空望远镜。詹姆斯·韦伯太空望远镜James Webb Space Telescope，缩写JWST是计划中的红外线观测用太空望远镜。作为将于2010年结束观测活动的哈勃太空望远镜的后续机，计划于2011年发射升空。但因哈勃太空望远镜的修补等延命措施的效果，故发射改期为2013年。系欧洲空间局ESA和美国宇航局NASA的共同运用计划，放置于太阳-地球的第二拉格朗日点。不像哈勃空间望远镜那样是围绕地球上空旋转，而是飘荡在从地球到太阳的背面的150万千米的空间。此项目曾经称为“新一代太空望远镜”Next Generation Space Telescope，2002年以美国宇航局第二任局长詹姆斯·韦伯的名字命名。1961年至1968年詹姆斯·韦伯担任局长期间曾领导了阿波罗计划等一系列美国重要的空间探测项目。詹姆斯韦伯太空望远镜的主要的任务是调查作为大爆炸理论的残余红外线证据宇宙微波背景辐射，即观测今天可见宇宙的初期状态。为达成此目的，它配备了高敏度红外线传感器、光谱器等。 为便于观测，机体要能承受极限低温，也要避开太阳和地球的光等等。为此，詹姆斯韦伯太空望远镜附带了可折叠的遮光板，以屏蔽会成为干扰的光源。因其处于拉格朗日点，地球和太阳在望远镜的视界总处于一样的相对位置，不用频繁的修正位置也能让遮光板确实的发挥功效。哈勃太空望远镜位于从地表大约600千米的较低的轨道位置上。因此，即使光学仪器发生故障也有可以用航天飞机来修理。詹姆斯韦伯太空望远镜位于离地球150万千米的距离，即使出了故障也不可能频繁派遣修理人员。与此相反，它位于第二拉格朗日点上，重力相对稳定，故相对于邻近天体来说可以保持不变的位置，不用频繁地进行位置修正，可以更稳定的进行观测，而且还不会受到地球附近灰尘的影响。计划中的詹姆斯韦伯太空望远镜的质量为6.2吨，约为哈勃空间望远镜11吨的一半。主反射镜由铍制成，口径达到6.5米，面积为哈勃太空望远镜的5倍以上，可以期待它将有远超哈勃空间望远镜非常高的观测性能。与此同时，相反的光学镜头的重量已经被轻量化了。现在这面主镜的直径的比发射它用的火箭更大。主镜被分割成18块六角形的镜片，发射后这些镜片会在高精度的微型马达和波面传感器的控制下展开。但是，此法不会跟克谷望远镜一样，不必像地面望远镜那样必须根据重力负荷和风力的影响而要按主动光学来时常持续调整镜段，故詹姆斯韦伯太空望远镜除了初期配置之外将不会有太多改变。主镜的镜面作为全体也形成六角形，聚光部和镜面都露在外面，容易让人联想到射电望远镜的天线。另外，它的主体也不呈筒状，而是在主镜下展开座席状的遮光板。钱德拉X射线太空望远镜美国哥伦比亚号航天飞机1999年7月23日升空，把钱德拉X射线太空望远镜Chandra X-ray Observatory送到了太空。这一空间天文望远镜将帮助天文学家搜寻宇宙中的黑洞和暗物质，从而更深入地了解宇宙的起源和演化过程。钱德拉太空望远镜原称高级X射线天体物理学设施AXAF，后改以印裔美籍天体物理学家钱德拉锡卡Chandrasekhar的名字来为其命名。钱德拉锡卡30年代移居美国，1983年因对恒星结构与演化的研究成果而获诺贝尔奖，1995年去世。“钱德拉”是朋友和同事对他的称呼，梵语有“月亮”和“照耀”的意思。钱德拉望远镜是美国航宇局NASA“大天文台”系列空间天文观测卫星中的第三颗。该系列共由4颗卫星组成，其中康普顿Compton伽马射线观测台和哈勃太空望远镜HST已分别在1990和1991年发射升空，另一颗卫星称为太空红外望远镜设施SIRTF，也就是斯皮策太空望远镜，于2003年发射成功。在轨道上运行的光学望远镜哈勃太空望远镜观测可见光，而在另一轨道上的“钱德拉”则捕捉X射线。钱德拉X射线太空望远镜是为了观察来自宇宙最热的区域的X射线而设计的。与可见光的光子相比，X射线更具能量，而且就像子弹一样能够穿透光学望远镜所使用的抛物面镜。但是当它掠过镜子表面的时候就会像子弹一样改变方向。为此，钱德拉X射线太空望远镜有4副镜子4个抛物面镜，4个双曲面镜，这些镜子像“漏斗”一样把X光集中到高性质照相机内。镜子的制作精度达到了空前的高度:光学系统的两端间的距离是2.7米，误差为1.3×10-6米一根头发丝的1/5。钱德拉X射线太空望远镜上面的仪器在测量X射线的能量的同时还能够担出高清晰度的照片。另外，瞄准系统的精度也非常高，能够瞄准1公里以外的鸡蛋大小的物体，误差为3毫米。钱德拉望远镜的造价高达15.5亿美元之巨，加上航天飞机发射和在轨运行费用，项目总成本高达28亿美元。它是迄今为止人类建造的最为先进、也最为复杂的太空望远镜，被誉为“X射线领域内的哈勃”。在此之前，人类曾发射过小一些的X射线望远镜。与它们相比，钱德拉的灵敏度要高出20～50倍。除分辨率高外，它还具有集光能力强和成像的能量范围广等特点，并能精确地把光谱分解成不同的能量成分。它所获得的高能X射线数据将弥补康普顿和哈勃两颗天文观测卫星在电磁频谱的其它区域中获得的数据，加深人类对黑洞、碰撞星系和超新星遗迹的了解。钱德拉望远镜距地球最远时的距离约为地球到月球的距离的三分之一。选用这种大椭圆轨道是为了有尽可能多的时间让望远镜保持在地球的辐射带之外，并避开在离地球很近处运行带来的一些观测上的限制。钱德拉望远镜上装有高分辨率镜面组件HRMA和8米长的光具座。用于观测的主要仪器包括一台用于成像和光谱分析的电荷耦合装置成像光谱仪、一台高分辨率相机以及高能透射光栅和低能透射光栅等。该望远镜在研制中遇到的最大挑战还是10米焦距X射线望远镜的研制，尤其是反射镜制造、无形变安装系统的研制以及镜面精确准直性的保持，难度极高。
