哈勃太空望远镜拍摄的船底座星云中的喷流和尘埃，形如“迷幻山峰”。
大气层为人类生存提供了至关重要的基本保障。除了维持我们的呼吸外，大气层还屏蔽了来自宇宙的各类对生物体有害的高能辐射，堪称地球“保护伞”。
然而，大气层也屏蔽了一些含有重要物理信息的波段信号。这对于天文观测者来说，是件憾事。即便是透过大气层的可见光波段信号，因大气湍动，依然会影响到地面上的观测。星星一闪一闪地“眨眼睛”，就是大气湍动最明显的体现。
此外，人类夜间照明也照亮了天空，使得一些暗弱天体被淹没其中。由于这些因素存在，人们在地面上修建天文台时，就不得不考虑天文台附近的大气湍动和光污染情况，因此可供选择的位置有限。
为克服大气层对天文观测的不利影响，人们尝试过使用气球、飞机甚至是探空火箭，将望远镜带到大气对流层以上的位置。然而，这些方式只能观测很有限的一段时间，无法连续进行天文观测。在人类进入太空时代后，将望远镜发射到围绕地球旋转的轨道上，成为天文观测的新选择。这时望远镜被天文学家称作太空望远镜或空间望远镜。
太空望远镜观测基本不受大气层影响，可获得非常理想的观测条件，紫外、红外、X射线、伽马射线等被大气层屏蔽而无法在地面上进行观测的波段信号，也都能在太空得到理想的观测。此外，在太空中开展天文观测，也不再受天气和昼夜更替影响了。
谈到太空望远镜，最知名的当属在太空中已工作31年的哈勃太空望远镜。这台望远镜口径为2.4米，工作位于在距地面约540公里的低地球轨道上，主要对近红外、可见光和紫外波段的天体信号进行观测。借助理想的观测条件，哈勃太空望远镜为天文学发展立下了汗马功劳。
根据哈勃太空望远镜的数据，天文学家精确地测量了宇宙膨胀速度——哈勃常数，并发现了宇宙加速膨胀现象，进而推断出暗能量的存在。科学家还进一步认识了黑洞存在的规律，发现黑洞就在不少星系的核心位置。在1994年苏梅克列维9号彗星撞击木星过程中，哈勃太空望远镜也进行了观测，获取到相当清晰的观测图像，为科学家研究天体碰撞时的动力学过程提供了难得机会。
另外，哈勃太空望远镜获得的壮美天体图像，吸引着越来越多的公众关注天文学，甚至加入专业学习研究之中。
哈勃太空望远镜还经历过一段波折。它在太空“安家”不久，科学家发现，当时获得的图像没有达到预期质量。经过调查分析，科学家确定，这个问题是由主镜面仅2微米的误差所致。好在哈勃太空望远镜轨道高度不高，可由航天飞机对其进行维修。当航天飞机靠近哈勃太空望远镜并将其捕获后，宇航员把一个附加的光学部件安装到了光学系统中，这才确保了它的拍摄质量。
这次波折，反映了太空望远镜维护困难的缺点。同时，建造和发射太空望远镜成本极高。如下一代的詹姆斯·韦伯太空望远镜，累计投资已达上百亿美元。正因如此，太空望远镜在短时间内不会彻底取代地面望远镜。
近年来，我国在太空望远镜领域也取得了骄人成绩。硬X射线调制望远镜“慧眼”于2017年成功发射，对黑洞、中子星和伽马射线暴等致密天体和爆发现象展开研究，并摘得硕果。相信在不久的将来，会有更多太空望远镜在太空“安家”，给人类带来天文学领域的新发现。
