กล้องโทรทรรศน์คืออะไร?
กล้องโทรทรรศน์
กล้องโทรทรรศน์ คืออุปกรณ์ที่ใช้ขยายสิ่งต่างๆวัตถุท้องฟ้าโดยอาศัยหลักการรวมอันมากมายแสง เพื่อให้สามารถมองเห็นวัตถุท้องฟ้าที่ไม่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่าเพราะมันไกลเกินไป หรือทำให้มองเห็นได้ชัดขึ้น และมีขนาดใหญ่ขึ้นตามขนาด กล้องโทรทรรศน์ได้ถูกคิดค้นขึ้นครั้งแรกเมื่อปี ค.ศ. 1608 โดยฮานส์ ช่างทำแว่นคนหนึ่งซึ่งต่อมาค้นพบว่าหากนำเลนส์มาวางเรียงกับให้ได้ระยะที่ถูกต้องเลนส์สามารถขยายภาพที่อยู่ไกลๆได้ใกล้ขึ้น และ 1 ปีต่อมา กาลิเลโอ กาลิเลอิ ก็ได้ นำมาสำรวจท้องฟ้าเป็นครั้งแรกซึ่งในตอนนั้นเป็นกล้องหักเหแสงที่มีกำลังขยายไม่ถึง 30 เท่า เท่านั้นแต่ก็ทำให้เห็นรายละเอียดต่างๆมากมายของดวงดาวต่างๆที่ยังไม่เคยเห็นมาก่อนทำให้เป็นจุดเริ่มต้นของการเริ่มมาสำรวจท้องฟ้าโดยใช้กล้องโทรทรรศน์
โรคถ้ำมอง
มีอุปกรณ์เก็บภาพบางอย่างที่สามารถถ่ายภาพผ่านวัตถุที่ปรากฏทึบในแสงปกติ เช่น เสื้อผ้า อุปกรณ์เช่นนี้ สร้างภาพโดยใช้คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่อยู่นอกพิสัยการเห็น ทั้งกล้องรังสีอินฟราเรดและกล้องรังสีเทราเฮิรตซ์สามารถสร้างภาพทะลุเสื้อผ้า แต่ว่า รูปเช่นนี้ต่างจากที่มองเห็นด้วยแสงปกติ[5][6] กล้องจุลทรรศน์แบบคอนโฟคอลชนิดที่ใช้เลเซอร์ในการสแกน
การแพทย์ระดับคลีนิค กล้องจุลทรรศน์แบบคอนโฟคอลชนิดที่ใช้เลเซอร์ในการสแกนถูกใช้ในการวินิจฉัยโรคภัยต่างๆ โดยเฉพาะถูกใช้ในการถ่ายภาพและวิเคราะห์คุณภาพ[7] รวมทั้งยังถูกใช้ในการระบุตำแหน่งและระบุลักษณะของเชื้อโรคต่างๆ ทำให้สามารถวินิจฉัยได้รวดเร็วขึ้นและสามารถทราบได้แม้จะเป็นในระยะเริ่มแรกก็ตาม เพื่อที่จะได้บำบัดรักษาได้ทันท่วงที อุปกรณ์ถ่ายเทประจุ
กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล, โดยเฉพาะอย่างยิ่ง, ได้พัฒนาอย่างมากในชุดของขั้นตอน ("pipeline การลดข้อมูล") เพื่อแปลงข้อมูล CCD ดิบให้เป็นภาพที่มีประโยชน์
กล้อง CCD ที่ใช้ในการถ่ายภาพอวกาศ มักจะต้องการการติดตั้งที่มีความทนทานเพื่อรับมือกับ การสั่นสะเทือนจากลมและแหล่งอื่นๆ พร้อมกับน้ำหนักที่มากของแพลตฟอร์มการถ่ายภาพส่วนใหญ่ เพื่อถ่ายภาพยาวๆของกาแลคซีและเนบิวล่า นักดาราศาสตร์หลายคนใช้เทคนิคที่เรียกว่า auto-guiding ตัว autoguiders ส่วนใหญ่ใช้ชิป CCD ตัวที่สองเพื่อเฝ้าดูการเบี่ยงเบนระหว่าง การถ่ายภาพ ชิปนี้สามารถตรวจพบข้อผิดพลาดได้อย่างรวดเร็วในการติดตามและออกคำสั่งให้มอเตอร์ที่ขี่อยู่เพื่อแก้ไขให้พวกมัน
การประยุกต์ใช้ทางดาราศาสตร์ทั้ไม่ปกติที่น่าสนใจของ CCDs ทีถูกเรียกว่า drift-scanning, ใช้ CCD เพื่อทำให้กล้องเทเลสโคปทำตัวเหมือนกล้องโทรทรรศน์ตามร่องรอยและติดตามการเคลื่อนไหวของท้องฟ้า ประจุใน CCD จะถูกถ่ายโอนและอ่านในทิศทางขนานกับการเคลื่อนที่ของท้องฟ้าและที่ความเร็วเท่ากัน ด้วยวิธีนี้ กล้องเทเลสโคปสามารถสร้างภาพท้องฟ้าแสดงภูมิภาคขนาดใหญ่กว่าสาขาของมุมมองปกติ การสำรวจท้องฟ้าของ สโลน ดิจิทัล เป็นตัวอย่างที่ มีชื่อเสียงที่สุดของงานนี้ โดยการใช้เทคนิคเพื่อผลิตชุดที่แน่นอนของการสำรวจท้องฟ้าที่ใหญ่ที่สุดและก็ยังประสบความสำเร็จ เทคโนโลยีอวกาศ
กล้องโทรทรรศน์แบบสะท้อนแสงประกอบด้วยกระจกเว้าโค้งแบบพาราโบลาเรียกว่า กระจกหลัก (primary mirror) กับเลนส์ตาอีกอันหนึ่ง กำลังขยายของกล้องแบบสะท้อนแสงหาได้จาก
อ้างอิงกล้องโทรทรรศน์ กล้องส่องทางไกล
กล้องส่องทางไกล เป็นอุปกรณ์ที่ช่วยให้สามารถมองวัตถุระยะใกล้ได้ มีใช้กันหลายหลายตั้งแต่ทางวิทยาศาสตร์จนถึงทางนันทนาการ ตัวอย่างของกล้องที่นิยมใช้ได้แก่ กล้องโทรทรรศน์ กล้องสองตา หรือกล้องดูนก กล้องส่องทางไกลประกอบไปด้วยเลนส์ 2 ชนิด คือ เลนส์นูนและเลนส์เว้า ดาราศาสตร์
ในยุคเรอเนซองส์ นิโคเลาส์ โคเปอร์นิคัส ได้นำเสนอแนวคิดแบบจำลองดวงอาทิตย์เป็นศูนย์กลาง ซึ่งถูกต่อต้านอย่างมากจากศาสนจักร ทว่าได้รับการยืนยันรับรองจากงานศึกษาของกาลิเลโอ กาลิเลอี และ โยฮันเนส เคปเลอร์ โดยที่กาลิเลโอได้ประดิษฐ์กล้องโทรทรรศน์หักเหแสงแบบใหม่ขึ้นในปี ค.ศ. 1609 ทำให้สามารถเฝ้าสังเกตดวงดาวและนำผลจากการสังเกตมาช่วยยืนยันแนวคิดนี้ กล้องโทรทรรศน์
ฐานตั้งกล้องชนิดอิเควทอเรียล (Equatorial Mount) ฐานตั้งกล้องชนิดนี้ออกแบบมาสำหรับการใช้งานทางดาราศาสตร์โดยเฉพาะ ประกอบไปด้วยแกนหมุน 2 แกนที่มีแกนหนึ่งชี้ไปที่ขั้วฟ้าเหนือ (ใกล้กับดาวเหนือ) เรียกว่า Polar Axis และอีกแกนหนึ่งที่หมุนตั้งฉากกัน เรียกว่าแกนเดคลิเนชัน (Declination Axis) ฐานตั้งกล้องชนิดนี้มีการใช้งานอ้างอิงกับระบบพิกัดศูนย์สูตรฟ้า ซึ่งแกน Polar นั้น ทำหน้าที่เปลี่ยนพิกัด Right Ascension และ แกนเดคลิเนชั่นทำหน้าที่เปลี่ยนพิกัด Declination เพื่อเล็งไปที่วัตถุท้องฟ้าที่ต้องการ และเมื่อเวลาผ่านไป ดาวจะเคลื่อนที่รอบขั้วฟ้าเหนือ ทำให้เราสามารถติดตามดาวด้วยการหมุนแกน Polar เพียงแกนเดียวได้ ทำให้ฐานตั้งชนิดนี้สามารถติดตามวัตถุท้องฟ้าได้แม่นยำกว่า และเหมาะกับการใช้งานทางดาราศาสตร์มากกว่าแบบแรก ในการใช้งานจริง เราจะติดมอเตอร์เพื่อขับแกน Polar เพื่อให้กล้องตามดาวได้ตลอดเวลา โรคถ้ำมอง
แม้ว่ากล้องจารกรรมที่เล็กขนาดนาฬิกาห้อยกระเป๋าจะมีตั้งแต่คริสต์ทศวรรษ 1880[4] เริ่มตั้งแต่คริสต์ทศวรรษ 1950 ความก้าวหน้าในการทำของให้เล็กลงและของอิเล็กทรอนิกส์ ได้เพิ่มสมรรถภาพกล้องขนาดเล็ก (ซึ่งบ่อยครั้งเรียกว่า "spy cameras" หรือกล้องจารกรรม) ทั้งโดยคุณภาพและราคาของกล้อง ให้ดีขึ้นมาก กล้องดิจิตัลสำหรับผู้บริโภคปัจจุบันเดี๋ยวนี้เล็กมากจนกระทั่งว่า ถ้าเป็นทศวรรษก่อน ๆ ก็จะเรียกว่า กล้องจารกรรม และกล้องมือถือดิจิตัลที่ละเอียดเกินกว่า 20 ล้านพิกเซลก็มีเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ และมือถือโดยมากที่ใช้ในปัจจุบันก็จะเป็นกล้องถ่ายด้วย กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน
ในกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบสะท้อน () เช่นเดียวกับใน TEM ลำแสงอิเล็กตรอนตกลงบนพื้นผิว แต่แทนที่จะใช้การส่องผ่าน (ใน TEM) หรืออิเล็กตรอนทุติยภูมิ (ใน SEM) ลำแสงที่สะท้อนของอิเล็กตรอนที่กระจายอย่างยืดหยุ่นจะถูกตรวจพบ เทคนิคนี้จะมักจะเชื่อมต่อเข้ากับการเลี้ยวเบนของอิเล็กตรอนพลังงานสูงสะท้อน () และเครื่องสเปกโทรสโกปีแบบสะท้อนการสูญเสียพลังงานสูง () การแปรเปลี่ยนอีกประการหนึ่งคือกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนพลังงานต่ำแบบขั้วหมุน () ซึ่งจะใช้สำหรับการมองหาจุลภาคของโดเมนแม่เหล็ก กล้องโทรทรรศน์อวกาศ
หมวดหมู่:กล้องโทรทรรศน์อวกาศ กล้องโทรทรรศน์หักเหแสง
กล้องโทรทรรศน์หักเหแสง ()เป็นกล้องโทรทรรศน์ประเภทแรกที่ได้รับการคิดค้นขึ้นในปี ค.ศ. 1608 โดย ฮานส์ ลิเพอร์ซี (Hans Lippershey)ช่างทำแว่นตาชาวฮอลแลนด์ ซึ่งค้นพบคุณสมบัติการขยายภาพเมื่อนำเลนส์นูนสองชิ้นมาเรียนกันในระยะที่เหมาะสม ต่อมา กาลิเลโอ กาลิเลอี (Galileo Galilei) เป็นบุคคลแรกที่ริเริ่มนำกล้องมาใช้สังเกตดวงดาวเมื่อปี ค.ศ. 1609 กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล
มีกล้องโทรทรรศน์อวกาศหลายตัวที่อาสาเข้ามาทำหน้าที่แทนกล้องฮับเบิล รวมไปถึงหอสังเกตการณ์ดาราศาสตร์ภาคพื้นดินบางแห่งที่มีกล้องโทรทรรศน์เชิงแสงประสิทธิภาพสูง กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล
เพื่อตอบโต้เหตุการณ์นี้ นักดาราศาสตร์จำนวนมากต่างก็เข้าพบกับสมาชิกรัฐสภาและสมาชิกวุฒิสภาตัวต่อตัวและจัดทำโครงการชักชวนให้ประชาชนเห็นความสำคัญของกล้องโทรทรรศน์อวกาศ สมาคมวิทยาศาสตร์แห่งชาติจัดทำรายงานเน้นย้ำถึงความสำคัญของกล้องโทรทรรศน์อวกาศ ท้ายที่สุด วุฒิสภาจึงเห็นชอบกับโครงการนี้โดยให้ตัดงบประมาณลงครึ่งหนึ่งจากเดิมที่ผ่านโดยรัฐสภา[8] กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล
กระจกและระบบด้านภาพเป็นส่วนที่สำคัญที่สุดของกล้องโทรทรรศน์ฮับเบิล มันจะต้องถูกออกแบบมาให้ตรงกับรายละเอียดที่กำหนดไว้อย่างละเอียดมาก กล้องโทรทรรศน์โดยทั่วไปมีกระจกที่ได้รับการขัดให้ละเอียดอยู่ที่ระดับ 1 ใน 10 ของความยาวคลื่นที่ตามองเห็น แต่เนื่องจากกล้องโทรทรรศน์ฮับเบิลนั้นใช้สำหรับสังเกตการณ์คลื่นตั้งแต่คลื่นอัลตราไวโอเลตจนถึงคลื่นอินฟราเรดด้วยความคมชัดมากกว่าสิบเท่าของกล้องโทรทรรศน์ก่อนหน้านี้ มันจึงต้องถูกขัดให้ละเอียดถึงระดับ 1 ใน 65 ของความยาวคลื่นที่ตามองเห็น หรือประมาณ 10 นาโนเมตร[13] อุปกรณ์ตรวจวัดความเร็วเชิงรัศมีของดาวฤกษ์ความแม่นยำสูง
อุปกรณ์ตรวจวัดความเร็วเชิงรัศมีของดาวฤกษ์ความแม่นยำสูง ("High Accuracy Radial velocity Planet Searcher" : HARPS) คืออุปกรณ์ที่ใช้รวมกับกล้องโทรทรรศน์ที่มีความแม่นยำสูง ซึ่งมีการติดตั้งครั้งแรกเมื่อปี พ.ศ. 2545 ซึ่งได้ทำการถ่ายภาพครั้งแรกเมื่อ กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2546 ในกล้องโทรทรรศน์ ESO 3.6 m ในหอดูดาวลาซียา ซึ่งจะชี้ให้เห็นว่าดาวฤกษ์ดวงนั้นๆ มีการส่ายหรือเคลื่อนที่รอบจุดศูนย์กลางมวลของระบบดาวหลายดวงอย่างไร จนถึงปัจจุบันนี้สามารถสำรวจดาวเคราะห์กว่า 1000 ดวงแล้ว กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล
สเปกโตรกราฟความละเอียดสูงก็อดเดิร์ดใช้สำหรับสังเกตการณ์คลื่นอัลตราไวโอเลต สร้างโดยศูนย์การบินอวกาศก็อดเดิร์ด สามารถแยกสเปกตรัมได้ด้วยความละเอียดถึง 90,000 หน่วย[18] กล้องถ่ายภาพวัตถุมัวและสเปกโตรกราฟวัตถุมัวเป็นเครื่องสำรวจคลื่นอัลตราไวโอเลตที่มีความละเอียดสูงสุดของกล้องฮับเบิล อุปกรณ์ทั้งสามนี้ใช้ชิปนับจำนวนโฟตอนแทนการใช้อุปกรณ์รับภาพ CCD กล้องถ่ายภาพวัตถุมัวสร้างโดยองค์การอวกาศยุโรป ส่วนสเปกโตรกราฟวัตถุมัวสร้างโดยบริษัท Martin Marietta กล้องโทรทรรศน์วิลเลียม เฮอร์เชล
กล้องโทรทรรศน์วิลเลียม เฮอร์เชล (; WHT) เริ่มกำเนิดขึ้นในช่วงปลายคริสต์ทศวรรษ 1960 เมื่อเริ่มมีการออกแบบหอดูดาวอังโกล-ออสเตรเลียน สมาคมดาราศาสตร์อังกฤษเห็นว่ามีความจำเป็นที่ต้องมีกล้องโทรทรรศน์สำหรับการเปรียบเทียบกำลังในเขตซีกโลกเหนือ การวางแผนก่อสร้างเริ่มในปี 1974 แต่เมื่อถึงปี 1979 โครงการก็เกือบถูกยกเลิกไปเนื่องจากงบประมาณที่บานปลายไปมาก มีการออกแบบใหม่เพื่อลดค่าใช้จ่ายลง และกลุ่มนักดาราศาสตร์ชาวดัตช์ได้เข้ามามีส่วนร่วมในโครงการด้วย 20% ทำให้โครงการสามารถเดินหน้าต่อได้ในปี 1981 ปีนั้นเป็นปีเฉลิมฉลองครบรอบ 200 ปี การค้นพบดาวยูเรนัสของวิลเลียม เฮอร์เชล กล้องโทรทรรศน์นี้จึงได้ชื่อว่า "วิลเลียม เฮอร์เชล" เพื่อเป็นเกียรติ กล้องนี้เป็นสมาชิกหนึ่งในบรรดากลุ่มกล้องโทรทรรศน์ไอแซก นิวตัน ด้วย กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล
นอกจากนี้ สถาบันวิทยาศาสตร์กล้องโทรทรรศน์อวกาศยังได้ดำเนินการเว็บไซต์หลายแห่ง[63][64][65][66] เพื่อเผยแพร่ภาพจากกล้องฮับเบิลต่อสาธารณะและชี้แจงข้อมูลต่าง ๆ ในการสำรวจทางดาราศาสตร์ สถาบันให้ความร่วมมือกับหน่วยงานสื่อสารสาธารณะเมื่อปี ค.ศ. 2000 เพื่อประชาสัมพันธ์ให้ผู้เสียภาษีชาวอเมริกันได้รับรู้ว่า ประโยชน์ที่ได้รับจากการลงทุนในโครงการกล้องโทรทรรศน์อวกาศนั้นสัมฤทธิ์ผลเพียงไร กล้องจุลทรรศน์ของไฮเซนเบิร์ก
ข้อเสนอฉบับเต็มสามารถดูได้ที่นี่ (Heisenberg 1930) โดยสรุปได้ดังนี้ ไฮเซนเบิร์กสมมติว่าอิเล็กตรอนเป็นอนุภาคปกติซึ่งจะถูกสังเกตโดยกล้องจุลทรรศ์ และกำลังเคลื่อนที่เป็นเส้นตรงไปในทิศทาง formula_1 ดังภาพประกอบจะเห็นว่าลำแสงสองลำผ่านเลนส์ของกล้องและเกิดโฟกัสที่อิเล็กตรอนและทำมุมกัน formula_2 กำหนดให้ formula_3 เป็นความยาวคลื่นของลำแสง ดังนั้นความสามารถในการแยกแยะวัตถุของกล้องจุลทรรศน์จะมีค่า กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล
หลังจากที่ได้รับไฟเขียวให้เริ่มต้นโครงการแล้ว นาซาก็แบ่งงานไปให้กับหน่วยงานต่าง ๆ มากมาย ศูนย์การบินอวกาศมาร์แชลได้รับมอบหมายให้ออกแบบและก่อสร้างกล้องโทรทรรศน์ ศูนย์การบินอวกาศก็อดเดิร์ดได้รับมอบหมายให้ควบคุมอุปกรณ์วิทยาศาสตร์ทั้งหมดและเป็นศูนย์ควบคุมสำหรับโครงการนี้ ศูนย์การบินอวกาศมาร์แชลจ้างบริษัทเพอร์กินเอลเมอร์ (PerkinElmer) เพื่อออกแบบและสร้างอุปกรณ์ด้านภาพกับเซ็นเซอร์นำทางอย่างละเอียดสำหรับกล้องโทรทรรศน์ และจ้างบริษัทล็อกฮีด (Lockheed) เพื่อสร้างยานอวกาศที่จะใช้ขนส่งกล้องโทรทรรศน์[12] กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์
กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ (; JWST) เป็นโครงการหอดูดาวอินฟราเรดในอวกาศขององค์การนาซาที่วางแผนไว้ในอนาคต เพื่อสืบทอดภารกิจของกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล มีเป้าหมายทางวิทยาศาสตร์ในการสังเกตการณ์วัตถุอันห่างไกลในเอกภพ ซึ่งอยู่ไกลเกินกว่าความสามารถของกล้องฮับเบิลจะจับภาพได้ กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ เป็นโครงการความร่วมมือระหว่างองค์การนาซา กับองค์การอวกาศยุโรป (ESA) และองค์การอวกาศแคนาดา (CSA) เดิมมีชื่อเรียกโครงการว่า กล้องโทรทรรศน์อวกาศแห่งยุคหน้า (; NGST) ต่อมาในปี ค.ศ. 2002 ได้เปลี่ยนชื่อไปใช้ชื่อตามผู้บริหารองค์การนาซาคนที่สอง คือ เจมส์ อี. เวบบ์ กล้องเจมส์ เวบบ์ มีแผนจะส่งขึ้นสู่อวกาศอย่างเร็วที่สุดประมาณเดือนตุลาคม ค.ศ. 2019 โดยจรวดแอเรียน 5 (Ariane 5) ที่เฟรนช์เกียนา ประเทศฝรั่งเศสhttp://jwst.nasa.gov/about.html ดาราศาสตร์
ดาราศาสตร์รังสีแกมมาเป็นการศึกษาวัตถุทางดาราศาสตร์ในช่วงความยาวคลื่นที่สั้นที่สุดของสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้า เราสามารถสังเกตการณ์รังสีแกมมาโดยตรงได้จากดาวเทียมรอบโลก เช่น หอดูดาวรังสีแกมมาคอมป์ตัน หรือกล้องโทรทรรศน์เชเรนคอฟ กล้องเชเรนคอฟไม่ได้ตรวจจับรังสีแกมมาโดยตรง แต่ตรวจจับแสงวาบจากแสงที่ตามองเห็นอันเกิดจากการที่รังสีแกมมาถูกชั้นบรรยากาศของโลกดูดซับไป[17] กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล
ภารกิจซ่อมบำรุง 2 เดินทางด้วยกระสวยอวกาศดิสคัฟเวอรีเมื่อเดือนกุมภาพันธ์ ค.ศ. 1997 เป็นการติดตั้งสเปกโตรกราฟกล้องโทรทรรศน์อวกาศ และ กล้องใกล้อินฟราเรดและสเปกโตรมิเตอร์หลายวัตถุ (Near Infrared Camera and Multi-Object Spectrometer: NICMOS) เปลี่ยนอุปกรณ์สเปกโตรกราฟความละเอียดสูงก็อดเดิร์ดและสเปกโตรกราฟวัตถุมัว เปลี่ยนเครื่องบันทึกเทปเป็นเครื่องบันทึกโซลิดสเตต ซ่อมฉนวนความร้อนที่ฉีกขาด และปรับวงโคจรของกล้องฮับเบิลใหม่อีกครั้ง กล้องใกล้อินฟราเรดและสเปกโตรมิเตอร์หลายวัตถุบรรจุฮีตซิงก์ที่ทำจากไนโตรเจนแข็งเพื่อลดสัญญาณรบกวนจากความร้อน แต่ปรากฏว่าหลังจากที่ติดตั้งได้ไม่นานก็เกิดการขยายตัวจากความร้อนขึ้นเพราะฮีตซิงก์ไปแตะกับแผ่นกั้นแสง ทำให้อุณหภูมิของมันเพิ่มสูงขึ้นและลดอายุการใช้งานจาก 4.5 ปีลงเหลือ 2 ปี[37] หอดูดาวแห่งชาติ (ไทย)
หอดูดาวแห่งชาติใช้กล้องโทรทรรศน์แบบสะท้อนแสง ซึ่งใช้กระจกรวมแสงที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 2.4 เมตรจึงจัดเป็นหอดูดาวขนาดใหญ่ที่สุดในภูมิภาคเอเชียตะวันออกเฉียงใต้ ตัวกล้องติดตั้งบนโดมขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 9 เมตร ซึ่งสามารถหมุนได้ 360 องศา และมีช่องเปิด-ปิด (Shutter) กว้าง 3 เมตร กล้องคอนโฟคอล
หลักการทำงานของการถ่ายภาพแบบคอนโฟคอลนั้นได้รับการจดสิทธิบัตรเมื่อปี ค.ศ. 1957 โดย มาวิน มินสกี้ (Marvin Minsky) [2][3] การถ่ายภาพแบบคอนโฟคอลนี้มีจุดประสงค์เพื่อแก้ไขปัญหาข้อจำกัดต่างๆของกล้องจุลทรรศน์แสงฟลูออเรสเซ็นต์แบบมุมมองกว้าง (wide-field fluorescence microscope) ซึ่งเป็นแบบดั้งเดิม โดยกล้องจุลทรรศน์แสงฟลูออเรสเซ็นต์แบบมุมมองกว้างนั้นจะใช้แสงฟลูออเรสเซ็นต์ความยาวคลื่นหนึ่งส่องไปบนทุกส่วนของชิ้นเนื้อตัวอย่าง และชิ้นเนื้อตัวอย่างนั้นจะสะท้อนแสงฟลูออเรสเซ็นอีกความยาวคลื่นหนึ่งมายังตัวรับแสง (photodetector) ดังนั้นตัวรับแสงจะรับแสงฟลูออเรสเซ็นที่สะท้อนมาทั้งหมด ซึ่งรวมถึงแสงที่ไม่ได้อยู่ที่จุดโฟกัส ในทางตรงกันข้ามกันกล้องจุลทรรศน์แบบคอนโฟคอลใช้แหล่งกำเนิดแสงฟลูออเรสเซ็นแบบจุด (เกี่ยวข้องกับ Point Spread Function) และใช้เลนส์โฟกัสแสงไปบนชิ้นเนื้อตัวอย่างและรับแสงสะท้อนจากชิ้นเนื้อตัวอย่างมาผ่านรูขนาดเล็กเพื่อกำจัดแสงที่ไม่ได้อยู่บริเวณจุดโฟกัสก่อนที่แสงจะไปสู่ตัวรับแสง ดังนั้นจะมีแสงที่จุดโฟกัสเท่านั้นที่นำมาสร้างเป็นสัญญาณภาพ ด้วยเหตุนี้เองภาพที่ได้จึงมีความละเอียดสูงขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งความละเอียดของภาพทางด้านความลึก เนื่องจากแสงจากบริเวณที่ตื้นหรือลึกกว่าจุดโฟกัสจะถูกกำจัดโดยรูขนาดเล็กก่อนที่จะมาถึงตัวรับแสง แต่ถึงอย่างไรการใช้รูขนาดเล็กในการจำกัดแสงที่รับเข้ามาจะทำให้ภาพมีความเข้มของแสงลดลงตามไปด้วย ดังนั้นในการใช้กล้องคอนโฟคอลจึงจำเป็นต้องเพิ่มเวลาในการเปิดหน้ากล้องให้นานขึ้น เมื่อการรับแสงเป็นการรับแสงแบบทีละจุดจากจุดโฟกัส ดังนั้นการที่จะได้ภาพ 2 มิติ จำเป็นต้องทำการสแกนการรับภาพทางแนวราบทั้งชิ้นเนื้อตัวอย่างชิ้นเนื้อแล้วนำมาประกอบกันเป็นภาพ 2 มิติที่สมบูรณ์ ในทำนองเดียวกันถ้าต้องการสร้างภาพ 3 มิติ จำเป็นต้องมีการสแกนการรับภาพทั้งทางแนวราบและแนวดิ่ง หลังจากนั้นนำข้อมูลมาสร้างเป็นภาพ 3 มิติ ที่สมบูรณ์ ความละเอียดทางด้านความลึกของจุดโฟกัสของกล้องจุลทรรศน์แบบคอนโฟคอล หมายถึง ความหนาของบริเวณที่กล้องคอนโฟคอลยอมให้แสงผ่านเข้าไปยังตัวรับแสง ค่านี้ส่วนมากจะถูกกำหนดโดยผลลัพธ์ของความยาวคลื่นแสงหารด้วยค่าของรูรับแสงของเลนวัตถุ (Numerical Aperture, N.A.) ของกล้องจุลทรรศน์แบบคอนโฟคอลยกกำลังสองและคุณสมบัติทางแสงของชิ้นเนื้อ จากที่กล่าวมาการจำกัดแสงสะท้อนทางด้านความลึกของชิ้นเนื้อทำให้เราสามารถสร้างภาพ 3 มิติ โดยการเลื่อนจุดโฟกัสไปยังตำแหน่งต่างๆทั้งทางด้านแนวราบและแนวดิ่งนั่นเอง กล้องโทรทรรศน์วิทยุแห่งชาติ (ไทย)
กล้องโทรทรรศน์วิทยุแห่งชาติใช้กล้องรุ่น ARIES XXI ขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 40 เมตร หมุนได้รอบทิศทาง 360 องศา และปรับมุมเงยได้ 180 องศา สามารถรับคลื่นความถี่ได้ระหว่าง 1 ถึง 116 GHz จานสะท้อนหลักประกอบด้วยแผงอลูมิเนียม 420 แผง แต่ละแผงมีความหนา 1.8 มิลลิเมตร จานสะท้อนรองมีขนาด 3.28 เมตร กล้องโทรทรรศน์วิทยุนี้สามารถปฏิบัติงานได้แม้อยู่ในสภาพลมจัด (50 กม/ชม.) ลำดับสิ่งประดิษฐ์ของสหรัฐ (ค.ศ. 1946–91)
หอดูดาวอวกาศเป็นเครื่องมือใดๆ, เช่น กล้องโทรทรรศน์, ในอวกาศที่ใช้สำหรับการสังเกตดาวเคราะห์ที่ห่างไกล, กาแลคซีและวัตถุอวกาศ. ในปี 1946, นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ทฤษฎีชาวอเมริกัน ลายแมน สปิตเซอร์ เป็นคนแรกที่มีความคิดของกล้องโทรทรรศน์ในอวกาศ, หนึ่งทศวรรษก่อนที่สหภาพโซเวียตเปิดตัวดาวเทียมดวงแรก, สปุตนิก, ขึ้นสู่วงโคจร.[12] ข้อเสนอของสปิตเซอร์เรียกหากล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่ที่จะไม่ถูกขัดขวางโดยชั้นบรรยากาศของโลก.[12] หลังจากที่วิ่งเต้นในปี 1960s และปี 1970s สำหรับระบบดังกล่าวที่จะสร้าง, วิสัยทัศน์ของสปิตเซอร์ในที่สุดก็เป็นรูปร่างเป็นกล้องโทรทรรศน์แสงเครื่องแรกของโลก, กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล, ซึ่งถูกยิงขึ้นในวันที่ 20 เดือนเมษายน ค.ศ. 1990 โดยกระสวยอวกาศดิสคัฟเวอรี (STS -31).[13][14] กล้องโทรทรรศน์วิทยุ
กล้องโทรทรรศน์วิทยุกล้องแรกสร้างโดย คาร์ล แจนสกี นักฟิสิกส์ชาวอเมริกัน เมื่อปี พ.ศ. 2474 ซึ่งเขาพบว่า "สัญญาณรบกวน" ที่บันทึกได้เป็นสัญญาณจากทางช้างเผือก ต่อมาหลังสงครามโลกครั้งที่สอง มีการทดลองสร้างกล้องโทรทรรศน์วิทยุหลายแห่ง ส่วนมากในประเทศออสเตรเลียและอังกฤษ และได้รับความสนใจทั้งในสหรัฐอเมริกา สหภาพโซเวียต ฝรั่งเศส และญี่ปุ่น กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล
กล้องฮับเบิลเป็นกล้องโทรทรรศน์อวกาศตัวเดียวที่ถูกออกแบบมาให้นักบินอวกาศสามารถเข้าไปซ่อมแซมในอวกาศได้ จนถึงวันนี้ได้จัดการภารกิจซ่อมบำรุงครบแล้วทั้งหมดห้าภารกิจ ภารกิจที่ 1 คือการซ่อมแซมปัญหาด้านภาพในปี ค.ศ. 1993 ภารกิจที่ 2 คือการติดตั้งเครื่องมือสองชิ้นใหม่ในปี ค.ศ. 1997 ภารกิจที่ 3 แบ่งเป็นสองภารกิจย่อยได้แก่ ภารกิจ 3A เป็นการซ่อมแซมเร่งด่วนในปี ค.ศ. 1999 และภารกิจ 3B เป็นการติดตั้งกล้องสำรวจขั้นสูงในเดือนมีนาคม ค.ศ. 2002 อย่างไรก็ตาม หลังจากเกิดโศกนาฏกรรมกระสวยอวกาศโคลัมเบียในปี ค.ศ. 2003 ภารกิจซ่อมบำรุงที่ห้าซึ่งมีกำหนดการในปี ค.ศ. 2004 ก็ถูกยกเลิกไปเพราะเรื่องความปลอดภัย นาซาเห็นว่าภารกิจที่ต้องใช้คนนั้นอันตรายเกินไป แต่ก็ได้ทบทวนเรื่องนี้อีกครั้ง และในวันที่ 31 ตุลาคม ค.ศ. 2006 ไมค์ กริฟฟิน ผู้บริหารของนาซาจึงเปิดไฟเขียวให้กับภารกิจซ่อมบำรุงฮับเบิลครั้งสุดท้ายโดยจะใช้กระสวยอวกาศแอตแลนติสขนส่งลูกเรือ ภารกิจนี้มีกำหนดการในเดือนตุลาคม ค.ศ. 2008 [2][3] ทว่าในเดือนกันยายน ค.ศ. 2008 มีการตรวจพบข้อผิดพลาดบางประการกับตัวกล้อง[4] ทำให้ต้องเลื่อนกำหนดการซ่อมบำรุงออกไปเป็นเดือนพฤษภาคม ค.ศ. 2009[5] เพื่อเตรียมการซ่อมแซมเพิ่มเติม กระสวยอวกาศแอตแลนติสนำยานซ่อมบำรุงขึ้นปฏิบัติการครั้งสุดท้ายเมื่อ 11 พฤษภาคม ค.ศ. 2009 เพื่อทำการซ่อมแซมและติตตั้งอุปกรณ์ใหม่เพิ่มเติม กล้องฮับเบิลกลับมาใช้งานได้ตามปกติอีกครั้งในเดือนกันยายน ค.ศ. 2009 กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล
หน้าที่สำคัญอีกประการหนึ่งของสถาบันวิทยาศาสตร์กล้องโทรทรรศน์อวกาศ คือการจัดตารางการใช้งานกล้องโทรทรรศน์อวกาศซึ่งเป็นหนึ่งในงานที่ยุ่งยากซับซ้อนที่สุด กล้องฮับเบิลอยู่ในวงโคจรต่ำของโลกเพื่อให้กระสวยอวกาศสามารถเข้าถึงได้ในภารกิจซ่อมบำรุง ทำให้เป้าหมายทางดาราศาสตร์ส่วนใหญ่ถูกโลกบดบังเอาไว้ประมาณครึ่งหนึ่งในแต่ละรอบโคจร การสังเกตการณ์ไม่สามารถทำได้เมื่อกล้องโคจรผ่านย่านความผิดปกติที่มหาสมุทรแอตแลนติกตอนใต้ นอกจากนี้ยังมีพื้นที่อวกาศบริเวณรอบดวงอาทิตย์ที่ไม่อาจสังเกตการณ์ได้ (ทำให้ไม่สามารถสังเกตการณ์ดาวพุธได้เลย) มุมหลบหลีกดวงอาทิตย์อยู่ที่ 50° เพื่อป้องกันแสงสะท้อนจากดวงอาทิตย์ที่มีผลต่ออุปกรณ์ถ่ายภาพ ยังมีพื้นที่นอกข่ายสังเกตการณ์โดยรอบดวงจันทร์กับรอบโลกซึ่งจะมีแสงสว่างมากเกินไปสำหรับเซ็นเซอร์นำทาง FGS (แต่ถ้าปิดเซ็นเซอร์นำทาง FGS แล้วก็อาจสังเกตการณ์โลกกับดวงจันทร์ได้) การผ่าตัดส่องกล้อง
การผ่าตัดส่องกล้อง () เป็นการผ่าตัดโดยการเจาะผ่านช่องท้องหรือผิวหนังใกล้บริเวณอวัยวะที่ต้องการผ่าตัด เพื่อสอดอุปกรณ์ผ่าตัด อุปกรณ์ไฟฉาย และกล้องขนาดเล็กเพื่อบันทึกภาพและส่งมายังจอรับซึ่งทำหน้าที่แทนตาของศัลยแพทย์รวมถึงอุปกรณ์อื่นๆ เพื่อให้การผ่าตัดสะดวกขึ้นและลดความเจ็บปวดจากแผลผ่าตัดทำให้ระยะพักฟื้นของผู้ป่วยน้อยลง ดาราศาสตร์
การสังเกตการณ์ดาราศาสตร์เชิงแสงเป็นการศึกษาดาราศาสตร์ที่เก่าแก่ที่สุด[14] คือการสังเกตการณ์ท้องฟ้าด้วยดวงตามนุษย์ โดยอาศัยเครื่องมือช่วยบ้างเช่น กล้องโทรทรรศน์ ภาพที่มองเห็นถูกบันทึกเอาไว้โดยการวาด จนกระทั่งช่วงปลายคริสต์ศตวรรษที่ 19 และตลอดคริสต์ศตวรรษที่ 20 จึงมีการบันทึกภาพสังเกตการณ์ด้วยเครื่องมือถ่ายภาพ ภาพสังเกตการณ์ยุคใหม่มักใช้อุปกรณ์ตรวจจับแบบดิจิตอล ที่นิยมอย่างมากคืออุปกรณ์จับภาพแบบซีซีดี แม้ว่าแสงที่ตามองเห็นจะมีความยาวคลื่นอยู่ระหว่าง 4000 Å ถึง 7000 Å (400-700 nm) [14] แต่อุปกรณ์ตรวจจับเหล่านี้ก็มักจะมีความสามารถสังเกตภาพที่มีการแผ่รังสีแบบใกล้อัลตราไวโอเลต และใกล้อินฟราเรดได้ด้วย กล้องจุลทรรศน์ของไฮเซนเบิร์ก
กล้องจุลทรรศน์ของไฮเซนเบิร์ก () เป็นกล้องจุลทรรศน์ในการทดลองทางความคิดของเวอร์เนอร์ ไฮเซนเบิร์ก ต่อมาการทดลองทางความคิดนี้นำไปสู่หลักความไม่แน่นอนของกลศาสตร์ควอนตัมซึ่งขัดกับหลักการพื้นฐานของทัศนศาสตร์ กล่าวคือการสังเกตสิ่งที่มีมวลมากในชีวิตประจำวันนั้นไม่ได้ส่งผลกระทบต่อพฤติกรรมของวัตถุที่ถูกสังเกตแต่อย่างใด แต่เมื่อพูดถึงวัตถุที่มีมวลน้อยอย่างเช่นอิเล็กตรอนแล้วเป็นไปไม่ได้ที่จะสังเกตพฤติกรรมของอิเล็กตรอนโดยไม่กระทบต่อพฤติกรรมของมันเอง เนื่องจากแสงมีโมเมนตัมแปรผันตามความถี่คองคลื่นแสง ดังนั้นวัตถุที่ถูกแสงตกกระทบจึงมีการเปลี่ยนแปลงโมเมนตัมหรือ "ถูกชน" ด้วยโฟตอนดังปรากฏการณ์คอมพ์ตัน นั่นคือยิ่งต้องการภาพของวัตถุชัดเจนเท่าไหร่ก็ต้องใช้แสงที่มีความถี่มากขึ้น และทำให้โฟตอนมีโมเมนตัมมากขึ้นก็จะรบกวนพฤติกรรมของวัตถุที่ถูกสังเกตมากขึ้นตามไปด้วย กล้องโทรทรรศน์กระจกเหลว
กล้องโทรทรรศน์กระจกเหลว () เป็นกล้องโทรทรรศน์แบบสะท้อนแสง ที่มีกระจกปฐมภูมิเป็นแอ่งของเหลวสะท้อนแสง หมุนตลอดเวลา โดยปกติจะใช้ปรอท กล้องถ่ายภาพ
กล้องถ่ายภาพ หรือ กล้องถ่ายรูป เป็นเหมือนกล่องทึบแสง ทำหน้าที่รับแสงในปริมาณที่เหมาะสมเพื่อใช้ในการสร้างภาพ กลไกและชิ้นส่วนต่าง ๆ ของกล้องทำงานสัมพันธ์กันในการที่จะควบคุมปริมาณแสงไปยังหน่วยรับภาพอย่างถูกต้องแม่นยำ อีกทั้งยังควบคุมความคมชัดของภาพ ตลอดจนอำนวยความสะดวกต่าง ๆ ในการบันทึกภาพ กล้องโทรทรรศน์วิทยุแห่งชาติ (ไทย)
กล้องโทรทรรศน์วิทยุแห่งชาติ เป็นกล้องโทรทรรศน์วิทยุแห่งแรกและใหญ่ที่สุดในประเทศไทยและเอเชียตะวันออกเฉียงใต้ มีขนาด 40 เมตร สร้างขึ้นที่ประเทศเยอรมนี และจะนำไปติดตั้งที่ศูนย์ศึกษาการพัฒนาห้วยฮ่องไคร้ อำเภอดอยสะเก็ด จังหวัดเชียงใหม่ มีกำหนดเปิดใช้งานในปีพ.ศ. 2564 อยู่ภายใต้การดูแลของสถาบันวิจัยดาราศาสตร์แห่งชาติ สร้างขึ้นด้วยงบประมาณ 448 ล้านบาท (เฉพาะตัวกล้อง)  กล้องคอนโฟคอล
กล้องจุลทรรศน์แบบคอนโฟคอล (English: Confocal microscope ; Confocal microscopy) เป็นกล้องจุลทรรศน์ที่ใช้เทคนิคทางแสงบริเวณจุดโฟกัส (focal point) ในการถ่ายภาพเพื่อเพิ่มความละเอียด (resolution) และความคมชัด (contrast) ของภาพถ่าย โดยใช้แหล่งกำเนิดแสงแบบจุดและรูขนาดเล็กเพื่อกำจัดแสงบริเวณนอกจุดโฟกัส[1] ซึ่งเทคนิคการถ่ายภาพลักษณะนี้สามารถสร้างภาพของโครงสร้างในรูปแบบสามมิติได้ โดยใช้ภาพจากระนาบโฟกัสต่างๆ มาประกอบกัน เทคนิคนี้ได้รับความนิยมในวงการวิทยาศาสตร์และอุตสาหกรรม โดยทั่วไปกล้องจุลทรรศน์แบบคอนโฟคอล ถูกใช้งานอยู่ในวงการวิทยาศาสตร์สำหรับสิงมีชีวิต, ชีววิทยา , วิทยาศาสตร์สำหรับสารกึ่งตัวนำ, และวัสดุศาสตร์ กล้องโทรทรรศน์
กำลังขยายของกล้องโทรทรรศน์จะเท่ากับ ความยาวโฟกัสเลนส์ใกล้วัตถุหรือกระจกเว้า / โฟกัสเลนส์ใกล้ตา และความไวแสงเท่ากับ ความยาวโฟกัส / ขนาดหน้ากล้อง ดาราศาสตร์
การศึกษาดาราศาสตร์ในยุคแรก ๆ เป็นการเฝ้าดูและคาดเดาการเคลื่อนที่ของวัตถุท้องฟ้าเหล่านั้นที่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า ก่อนยุคสมัยที่กล้องโทรทรรศน์จะถูกประดิษฐ์ขึ้น มีสิ่งปลูกสร้างโบราณหลายแห่งที่เชื่อว่าเป็นสถานที่สำหรับการเฝ้าศึกษาทางดาราศาสตร์ เช่น สโตนเฮนจ์ นอกจากนี้การเฝ้าศึกษาดวงดาวยังมีความสำคัญต่อพิธีกรรม ความเชื่อ และเป็นการบ่งบอกถึงการเปลี่ยนฤดูกาล ซึ่งเป็นปัจจัยสำคัญต่อสังคมเกษตรกรรมการเพาะปลูก รวมถึงเป็นเครื่องบ่งชี้ถึงระยะเวลา วัน เดือน ปี[5] กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล
ทุก ๆ ปีจะมีการเปิดให้ยื่นคำขอใช้กล้อง คำขอจะถูกแบ่งเป็นหลายประเภท ส่วนใหญ่จะอยู่ในประเภท "การสังเกตการณ์ทั่วไป" ซึ่งเป็นการสังเกตการณ์ตามปกติ คำขอประเภท "การสังเกตการณ์แบบรวดเร็ว" คือคำขอที่ขอใช้กล้องไม่เกิน 45 นาทีหรือน้อยกว่า การสังเกตการณ์แบบรวดเร็วใช้สำหรับตอนที่กล้องยังว่างอยู่ระหว่างการสังเกตการณ์ทั่วไป เครื่องมือวัด
เครื่องมือบางอย่าง เช่นกล้องส่องทางไกลและอุปกรณ์เดินเรือทะเล ได้มีการประยุกต์ใช้ในกิจการของกองทัพมาหลายศตวรรษแล้ว อย่างไรก็ตาม บทบาทของเครื่องมือในกิจการทางทหารได้เพิ่มขึ้นเร็วเป็นจรวดหลังการพัฒนาเทคโนโลยีผ่านทางวิทยาสาสตร์ประยุกต์ ซึ่งเริ่มตอนกลางศตวรรษที่ 19 และต่อเนื่องมาจนถึงปัจจุบัน เครื่องมือดังกล่าวอยู่ในส่วนใหญ่ของประเภทเครื่องมือวัดที่ได้อธิบานตลอดบทความนี้ เช่น การเดินเรือ, ดาราศาสตร์, ออพติกและการถ่ายภาพ, และพลังงานจลน์ของวัตถุเคลื่อนที่ ประเด็นสำคัญทั่วไปที่รวมอยู่ในเครื่องมือทางการทหารคือการมองเห็นในระยะไกล การมองเห็นในที่มีด การหาตำแหน่งของวัตถุ และการควบคุมเส้นทางการเคลื่อนที่ของวัตถุและเป้าหมายของการเคลื่อนที่นั้น รูปแบบของเครื่องมือเหล่านี้จะต้องเป็นแบบที่ ใช้งานง่าย ความเร็ว ความน่าเชื่อถือ และ ความแม่นยำ.หน่วยเสริม (Supplementary Units) เป็นหน่วยที่มีชื่อพิเศษมีอยู่ 2 หน่วย คือ หน่วยวัดมุมบนระนาบ (plane angle) เรียกว่า เรเดียน (Radian , Rad) และหน่วยวัดมุมตัน (Solid angle) เรียกว่า สเตอเรเดียน (Steradian , Sr) กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน
กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่าน (TEM) เป็นรูปแบบเดิมของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน มันใช้ลำแสงอิเล็กตรอนไฟฟ้าแรงสูงในการสร้างภาพ ลำแสงอิเล็กตรอนถูกผลิตโดยปืนอิเล็กตรอนที่ทั่วไปแล้วได้ติดตั้งแคโทดที่มีไส้หลอดเป็นทังสเตนเพื่อเป็นแหล่งที่มาของอิเล็กตรอน ลำแสงอิเล็กตรอนถูกเร่งความเร็วโดยขั้วบวกปกติที่ 100 กิโลอิเล็กตรอนโวลท์ (kev) (40-400 kev) เมื่อเทียบกับแคโทด จากนั้นลำแสงจะถูกโฟกัสโดยเลนส์ไฟฟ้าสถิตและคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าและส่องผ่านชิ้นงานที่มีบางส่วนที่โปร่งใสกับอิเล็กตรอนและบางส่วนกระจายลำแสงออกไป เมื่อลำแสงอิเล็กตรอนผ่านพ้นออกมาจากชิ้นงานมันจะเก็บข้อมูลเกี่ยวกับโครงสร้างของชิ้นงานออกมาด้วยซึ่งจะมีการขยายโดยระบบเลนส์ใกล้วัตถุ () ของกล้องจุลทรรศน์นั้น การเปลี่ยนแปลงเชิงพื้นที่ในข้อมูลนี้ ("ภาพ") อาจสามารถดูได้โดยการฉายภาพอิเล็กตรอนที่ถูกขยายแล้วนี้ลงบนหน้าจอดูเรืองแสงที่เคลือบด้วยวัสดุสารเรืองแสงหรือ scintillator เช่นสังกะสีซัลไฟด์ หรืออีกทางเลือกหนึ่งภาพสามารถถูกบันทึกได้แบบการถ่ายรูปโดยการฉายแสงอิเล็กตรอนโดยตรงลงบนแผ่นฟิล์มถ่ายรูป หรือสารเรืองแสงความละเอียดสูงอาจต่อเข้ากับตัวรับแสงของกล้องถ่ายรูปที่ใช้ CCD (อุปกรณ์ถ่ายเทประจุ) ด้วยระบบเลนส์ออปติคอลหรือตัวนำแสงแบบใยแก้ว ภาพที่จับได้โดย CCD อาจจะแสดงบนหน้าจอคอมพิวเตอร์ โครงการบูมเมอแรง
โครงการบูมเมอแรง () เป็นโครงการตรวจวัดการแผ่รังสีไมโครเวฟพื้นหลังของจักรวาลจากการสำรวจท้องฟ้าส่วนเล็กๆ ด้วยกล้องโทรทรรศน์ที่ติดตั้งบนบัลลูน เป็นการทดลองแรกที่สามารถเก็บภาพขนาดใหญ่ที่ใกล้เคียงของจริงมากที่สุดของความไม่เหมือนกันทุกทิศทางของอุณหภูมิของไมโครเวฟพื้นหลัง โดยการนำกล้องโทรทรรศน์ขึ้นไปสังเกตการณ์ที่ความสูงมากกว่า 42,000 เมตร ซึ่งช่วยลดการดูดซับรังสีไมโครเวฟโดยชั้นบรรยากาศของโลกไปได้เกือบหมด ด้วยวิธีนี้ การทดลองจึงลดค่าใช้จ่ายลงได้มากเมื่อเทียบกับการส่งกล้องโทรทรรศน์อวกาศ แต่ก็สามารถสังเกตการณ์ท้องฟ้าได้เป็นบริเวณแคบๆ เท่านั้น สุพรหมัณยัน จันทรเศขร
เมื่อ ค.ศ. 1999 องค์การบริหารการบินและอวกาศ (นาซ่า) ตั้งชื่อกล้องโทรทรรศน์อวกาศแห่งที่สาม จากหอดูดาวอวกาศขนาดใหญ่ 4 แห่ง จากการประกวดตั้งชื่อกว่า 6,000 ชื่อ จาก 50 รัฐ และ 61 ประเทศ โดยใช้ชื่อว่ากล้องโทรทรรศน์รังสีเอกซ์จันทรา (Chandra X-ray Observatory) ซึ่งถูกส่งและปล่อยจากกระสวยอวกาศโคลัมเบีย เมื่อวันที่ 23 กรกฎาคม ค.ศ. 1999 กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล
สปิตเซอร์อุทิศตัวเขาให้กับการผลักดันให้มีการพัฒนากล้องโทรทรรศน์อวกาศ ใน ค.ศ. 1962 สมาคมวิทยาศาสตร์แห่งชาติของสหรัฐอเมริกาสนับสนุนให้การพัฒนากล้องโทรทรรศน์อวกาศเป็นส่วนหนึ่งของโครงการอวกาศ ค.ศ. 1965 สปิตเซอร์ได้รับแต่งตั้งให้เป็นหัวหน้าคณะกรรมการกำหนดวัตถุประสงค์สำหรับการสร้างกล้องโทรทรรศน์อวกาศขนาดใหญ่ กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล
เว็บไซต์กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล ดูแลโดยสถาบันวิทยาศาสตร์กล้องโทรทรรศน์อวกาศ (in English) เว็บไซต์กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลจากองค์การนาซา (in English) เว็บไซต์รวบรวมภาพที่น่าสนใจจากกล้องฮับเบิล (in English) จากสำนักงานข้อมูลประวัติศาสตร์ องค์การนาซา (in English) ผ่าน กูเกิล แมปส์ (in English) จาก โครงการเครือข่ายสารสนเทศดาราศาสตร์ (in Thai) จาก สมาคมดาราศาสตร์ไทย (in Thai) กล้องปริทรรศน์
กล้องปริทรรศน์, กล้องตาเรือ หรือ กล้องดูแห่ () คือกล้องรูปร่างแท่งสี่เหลี่ยมหรือทรงกระบอก ด้านในประกอบด้วยกระจกเงาสองแผ่นติดอยู่ที่ปลายแต่ละด้านของกล้อง โดยให้ด้านเงาเอียงขนานเข้าหากัน ทำมุม 45 องศากับลำกล้อง และปลายกล้องสองด้านจะเจาะรูด้านข้างให้แสงส่องถึงด้านเงาของกระจก โดยให้ช่องที่ปลายด้านหนึ่งเป็นช่องแสงเข้า ช่องที่ปลายอีกด้านหนึ่งเป็นช่องสำหรับมอง กล้องโทรทรรศน์สะท้อนแสง
ปัญหาที่สำคัญของกล้องโทรทรรศน์แบบสะท้อนแสง คือ ความคลาดเคลื่อนของการวางตัวของระบบกระจก (Optical Alignment) เนื่องจากกระบบกระจกของกล้องสะท้อนแสงต้องอยู่ในแนวเดียวกันอย่างเที่ยงตรงมาก หากคลาดเคลื่อนไปเพียงเล็กน้อยก็จะได้ภาพมัวลงอย่างชัดเจน ในการเคลื่อนย้ายกล้อง กระจกมักจะเคลื่อนไปเล็กน้อยเสมอ จึงต้องปรับเล็กใหม่บ่อยครั้ง การปรับเล็งกระจกให้วางต้วเรียงกันอย่างแม่นยำนี้เป็นกระบวนการที่ใช้เวลาพอสมควรสำหรับผู้เริ่มต้น แต่เมื่อทำจนชำนาญแล้วก็จะสามารถปรับได้อย่างรวดเร็ว  กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน
กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนถูกนำไปใช้ในการตรวจสอบโครงสร้างขนาดเล็กมากๆของตัวอย่างทางชีวภาพและอนินทรีที่หลากหลายรวมทั้งจุลินทรีย์ เซลล์ชีวะ โมเลกุลขนาดใหญ่ ตัวอย่างชิ้นเนื้อ โลหะ และคริสตัล ด้านอุตสาหกรรมกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนมักจะใช้สำหรับการควบคุมคุณภาพและการวิเคราะห์ความล้มเหลว กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนที่ทันสมัยสามารถผลิตภาพถ่ายขนาดจิ๋วแบบอิเล็กตรอน () โดยใช้กล้องดิจิตอลแบบพิเศษหรือ frame grabber (อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกที่ใช้จับภาพนิ่งจากสัญญาณวิดีโอแอนะลอกหรือดิจิตอล) ในการจับภาพ สเปกโทรสโกปี
นอกจากนี้ ยังมีการใช้งานสเปกโทรสโกปีอย่างมากในทางดาราศาสตร์ กล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่ส่วนมากจะติดตั้งสเปกโทรมิเตอร์เอาไว้ ซึ่งใช้ทั้งการตรวจวัดองค์ประกอบทางเคมีและคุณสมบัติทางฟิสิกส์ของวัตถุทางดาราศาสตร์ และยังใช้วัดความเร็วของวัตถุเหล่านั้นโดยสังเกตการเคลื่อนดอพเพลอร์จากเส้นสเปกตรัมของวัตถุนั้น อะตอม
กล้องจุลทรรศน์แบบส่องกราดในอุโมงค์ คือเครื่องมือที่ใช้ในการตรวจดูพื้นผิวในระดับอะตอม อาศัยปรากฏการณ์ quantum tunneling ซึ่งยอมให้อนุภาคข้ามผ่านชั้นพลังงานที่ตามปกติแล้วจะข้ามไปไม่ได้ อุโมงค์อิเล็กตรอนในสุญญากาศระหว่างแผ่นโลหะอิเล็กโทรดสองชิ้นซึ่งมีชั้นของอะตอมสะสมอยู่ จะทำให้เกิดความหนาแน่นของกระแสในอุโมงค์จนทำให้สามารถตรวจวัดได้ การสแกนอะตอมตัวหนึ่ง (เรียกว่า tip) ขณะที่มันวิ่งผ่านอะตอมอีกตัวหนึ่ง (อะตอมตัวอย่าง) ทำให้สามารถวาดภาพการเคลื่อนที่ของ tip เทียบกับกระแสการเคลื่อนที่ของอะตอมที่แยกกัน ผลการคำนวณทำให้เราสามารถสร้างภาพจากกล้องจุลทรรศน์ scanning tunneling microscope ขึ้นมาเป็นภาพของอะตอมแต่ละอะตอมได้ ภาพเหล่านี้ช่วยยืนยันว่า ที่การกระตุ้นขนาดต่ำ ระยะห่างเฉลี่ยของวงโคจรอิเล็กตรอนจะอยู่ใกล้กับระดับพลังงานแฟร์มี ซึ่งเป็นระดับความหนาแน่นของสถานะโดยปกติ[107][108] กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน
กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน () เป็นชนิดของกล้องจุลทรรศน์แบบหนึ่งที่ใช้อิเล็กตรอนที่ถูกเร่งความเร็วเป็นแหล่งที่มาของการส่องสว่าง เนื่องจากอิเล็กตรอนมีความยาวคลื่นสั้นกว่าโฟตอนของแสงที่มนุษย์มองเห็นได้ถึง 100,000 เท่า กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนจึงมีกำลังขยายสูงกว่ากล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงและสามารถเปิดเผยให้เห็นโครงสร้างของวัตถุที่มีขนาดเล็กมากๆได้ กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่านสามารถให้รายละเอียดได้สูงถึง 50 picometre และมีกำลังการขยายได้ถึงประมาณ 10,000,000 เท่า ขณะที่ส่วนใหญ่ของกล้องจุลทรรศน์แบบแสงจะถูกจำกัดโดยการเลี้ยวเบนของแสงที่ให้ความละเอียดประมาณ 200 นาโนเมตรและกำลังขยายที่ใชการได้ต่ำกว่า 2000 เท่า กล้องโทรทรรศน์อวกาศคอมป์ตัน
กล้องโทรทรรศน์อวกาศคอมพ์ตัน เป็นหนึ่งในสี่หอดูดาวขนาดใหญ่ในโครงการหอดูดาวเอกของนาซา ร่วมกับหอดูดาวอื่นๆ ได้แก่ กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล กล้องรังสีเอ็กซ์จันทรา และกล้องโทรทรรศน์อวกาศสปิตเซอร์ กล้องจุลทรรศน์แบบคอนโฟคอลชนิดที่ใช้เลเซอร์ในการสแกน
หลักการของการถ่ายภาพแบบคอลโฟคอลนั้นได้การจดสิทธิบัตรโดย Marvin Minsky ในปี ค.ศ. 1957[2] แต่การพัฒนาการของการใช้แสงเลเซอร์นั้นใช้เวลาอีก 30 ปี จึงสามารถนำมาใช้กับกล้องจุลทรรศน์แบบคอลโฟคอล จนกระทั่งในปี ค.ศ. 1980 กล้องจุลทรรศน์แบบคอนโฟคอลชนิดที่ใช้เลเซอร์ในการสแกนได้กลายเป็นเทคนิคอีกชนิดหนึ่งที่ได้รับความนิยม โดยในปี ค.ศ. 1978 นั้น Thomas Cremer และ Christoph Cremer ได้ออกแบบกระบวนการใช้แสงเลเซอร์ในการสแกนแบบทีละจุดโดยใช้จุดโฟกัสของลำแสงเลเซอร์เพื่อให้ได้ภาพ 3 มิติ[3] โดยกล้องคอนโฟคอลที่ใช้แสงเลเซอร์ในการสแกนและใช้ตัวรับแสงเพื่อสร้างภาพ 3 มิติ ตัวแรกที่ถูกออกแบบนั้นได้ถูกใช้สำหรับถ่ายภาพวัตถุทางชีววิทยาซึ่งถูกเคลือบสารฟลูออเรสเซ็นต์ ในทศวรรตต่อมากล้องจุลทรรศน์แบบคอนโฟคอลทำงานด้วยแสงฟลูออเรสเซ็นได้ถูกพัฒนาอย่างจริงจังโดยกลุ่มนักวิจัย University of Amsterdam และ European Molecular Biology Laboratory (EMBL) และ องกรณ์ซึ่งเป็นหุ้นส่วนทางธุรกิจ หอดูดาวลิก
กล้องโทรทรรศน์หักเหแสง 36 นิ้ว (91.44 เซนติเมตร) บนภูเขาแฮมิลตันเป็นกล้องโทรทรรศน์หักเหแสงที่ใหญ่ที่สุดของโลกระหว่างวันแรกเมื่อวันที่ 3 มกราคม ค.ศ. 1888 จนกระทั่งการก่อสร้างหอดูดาวเยอร์คิส์ใน ค.ศ. 1897 Warner & Swasey ออกแบบและสร้างกล้องโทรทรรศน์ดังกล่าว โดยมี Alvan Clark & Sons เป็นผู้ทำเลนส์ 36 นิ้ว ในเดือนพฤษภาคม ค.ศ. 1888 หอดูดาวดังกล่าวได้ถูกมอบให้สภามหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย เอ็ดเวิร์ด ซินเกิลตัน โฮลเดนเป็นผู้อำนวยการคนแรก ที่ตั้งของมันทำให้ประสิทธิภาพการดูดาวยอดเยี่ยมเพราะไม่มีแสงและมลพิษรบกวน ยิ่งไปกว่านั้น อากาศในเวลากลางคืนบนยอดภูเขาแฮมิลตันสงบมาก และยอดเขานั้นโดยปกติอยู่เหนือเมฆปกคลุมระดับต่ำ ซึ่งมักพบบ่อยในพื้นที่แซนโฮเซ เมื่อเมฆระดับต่ำปกคลุมข้างใต้ยอดเขา มลพิษทางแสงจึงถูกลดลงไปจนแทบไม่เหลือด้วย กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล
กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ เป็นหอสังเกตการณ์ในอวกาศในช่วงคลื่นอินฟราเรด ที่วางแผนไว้ว่าจะมารับหน้าที่สืบต่อจากกล้องฮับเบิล[75] โดยมีเป้าหมายหลักทางวิทยาศาสตร์คือการเฝ้าสังเกตวัตถุท้องฟ้าที่อยู่ไกลมาก ๆ ในห้วงจักรวาลอันเกินกว่าที่เครื่องมือใด ๆ ในปัจจุบันจะสามารถทำได้ กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ เกิดขึ้นจากโครงการความร่วมมือระหว่างประเทศของ องค์การนาซา องค์การอวกาศยุโรป และองค์การอวกาศแคนาดา แต่เดิมมีชื่อเรียกว่า กล้องโทรทรรศน์อวกาศรุ่นถัดไป (Next Generation Space Telescope; NGST) ภายหลังในปี ค.ศ. 2002 จึงเปลี่ยนชื่อตามชื่อของผู้อำนวยการคนที่สองขององค์การนาซา คือ เจมส์ อี. เวบบ์ แผนการนำส่งกล้องโทรทรรศน์นี้ขึ้นสู่อวกาศอย่างเร็วที่สุดคือเดือนมิถุนายน ค.ศ. 2013 โดยมีจรวด Ariane 5 เป็นตัวนำส่ง[76] กล้องโทรทรรศน์
หมวดหมู่:อุปกรณ์ทางดาราศาสตร์ กล้องโทรทรรศน์ ดวงจันทร์ของกาลิเลโอ
การค้นพบของกาลิเลโอได้พิสูจน์ถึงความสำคัญของกล้องโทรทรรศน์ในฐานะเครื่องมือของนักดาราศาสตร์ว่ายังมีเทหวัตถุในอวกาศที่ไม่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่ารอการค้นพบอยู่ที่สำคัญยิ่งกว่านั้นการค้นพบว่ามีเทห์ฟ้าที่โคจรรอบสิ่งอื่นนอกจากโลกได้สั่นคลอนอย่างรุนแรงต่อระบบโลกเป็นศูนย์กลางที่ยอมรับกันในขณะนั้นซึ่งเชื่อว่าโลกเป็นศูนย์กลางของจักรวาลและเทหฟากฟ้าอื่นๆทั้งหมดจะโคจรรอบโลก บทความของกาลิเลโอ "Sidereus Nuncius" ("Starry Messenger") ซึ่งประกาศถึงการเฝ้าสังเกตฟากฟ้าผ่านกล้องโทรทรรศน์ของเขานั้นไม่ได้กล่าวยอมรับทฤษฎีระบบดวงอาทิตย์เป็นศูนย์กลางซึ่งเชื่อว่าดวงอาทิตย์เป็นศูนย์กลางของจักรวาล แต่กาลิเลโอเองก็ยอมรับในทฤษฎีโคเปอร์นิคัส ผลจากการค้นพบครั้งนี้ กาลิเลโอสามารถพัฒนาวิธีการกำหนดลองจิจูดของตำแหน่งในวงโคจรของดวงจันทร์ของกาลิเลโอได้ กล้องโทรทรรศน์อวกาศจันทรา
กล้องโทรทรรศน์อวกาศจันทรา หรือ กล้องรังสีเอกซ์จันทรา () เป็นดาวเทียมของนาซา ที่มี detector ที่สามารถตรวจจับรังสีเอกซ์ได้ จึงเป็นประโยชน์อย่างมากสำหรับการศึกษารังสี X-ray ในห้วงอวกาศ กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล
เนื่องจากเครื่องมือต่าง ๆ มีรูปแบบแตกต่างกัน การแก้ไขภาพจึงทำโดยวิธีที่ต่างกันไป กล้องถ่ายภาพสนามกว้างและดาวเคราะห์ 2 ถูกสร้างขึ้นเพื่อนำไปแทนกล้องถ่ายภาพสนามกว้างและดาวเคราะห์ตัวเดิม โดยมันจะติดตั้งกระจกสะท้อนแสงเพื่อส่งแสงไปยังอุปกรณ์รับภาพแบบ CCD แปดตัว พื้นผิวของมันถูกสร้างให้มีความคลาดเคลื่อนที่จะสามารถหักล้างความคลาดเคลื่อนของกระจกหลักได้อย่างสิ้นเชิง อย่างไรก็ตาม อุปกรณ์ตัวอื่นไม่สามารถแก้ไขด้วยในวิธีนี้ได้ จึงจำเป็นต้องใช้อุปกรณ์ภายนอกเข้ามาช่วยแก้ไขภาพ[33] กล้องถ่ายภาพสนามกว้างและดาวเคราะห์ 2
อุปกรณ์ถ่ายเทประจุ (CCD) ของกล้องถ่ายภาพสนามกว้างและดาวเคราะห์ 2 มีพิกเซลที่เสียไปตามอายุ ผู้ควบคุมกล้องโทรทรรศน์จะเก็บข้อมูลพิกเซลที่เสียทุกๆเดือน นักดาราศาสตร์ที่ใช้ภาพจากกล้องนี้จะได้รับรายการพิกเซลที่เสีย โดยปกติแล้วนักดาราศาสตร์จะแก้ไขซอฟต์แวร์ประมวลผลภาพของตนเองให้ไม่ต้องไปสนใจพิกเซลเหล่านี้ ดาราศาสตร์
มีการค้นพบทางดาราศาสตร์ที่สำคัญไม่มากนักก่อนการประดิษฐ์กล้องโทรทรรศน์ ตัวอย่างการค้นพบเช่น ชาวจีนสามารถประเมินความเอียงของแกนโลกได้ประมาณหนึ่งพันปีก่อนคริสตกาล ชาวบาบิโลนค้นพบว่าปรากฏการณ์จันทรคราสจะเกิดขึ้นซ้ำเป็นช่วงเวลา เรียกว่า วงรอบซารอส[6] และช่วงสองร้อยปีก่อนคริสตกาล ฮิปปาร์คัส นักดาราศาสตร์ชาวกรีก สามารถคำนวณขนาดและระยะห่างของดวงจันทร์ได้[7] กล้องโทรทรรศน์หักเหแสง
ความคลาดรงค์และเลนส์อรงค์
ความคลาดรงค์ เกิดจากธรรมชาติของแสงที่หักเหผ่านเลนส์ ซึ่งแสงแต่ละความยาวคลื่นจะรวมกันที่จุดโฟกัสต่างกัน ปัญหาความคลาดรงค์สามารถแก้ไข้ได้โดยตินเลนส์เว้าอีกชิ้นหนึ่งเข้ากับเลนส์นูน ซึ่งจะช่วยให้แสงต่างช่วงคลื่น(ต่างสี)มารวมกันที่จุดเดียวกัน เลนส์คู่นี้มีชื้อว่า เลนส์อรงค์ หรือ Achromatic Lens
กล้องโทรทรรศน์แบบหักเหแสงที่ใหญ่ทีสุดในโลกตั้งอยู่ที่หอดูดาวเ(Yerkes Observatory) ประเทศสหรัฐอเมริกา โดยมีขนาดหน้ากล้อง3.69 เมตร (90นิ้ว) และมีความยาวกล้อง 700.2 เมตร กล้องโทรทรรศน์
หากว่าเราใช้ปริซึมมาส่องกับแสงแดดจะพบว่า ปริซึมจะแตกแสงออก 7 สีด้วยกันเพราะปริซึมจะหักเหแสงเหล่านั้น และถ้าสังเกตให้ดีเข้าไปอีกจะเห็นว่าสีที่หักเหมานั้นแต่ละสีจะยาวออกมาจากแท่งแก้วปริซึมไม่เท่ากันและเราจะเรียกปรากฏการณ์เหล่านี้ว่าดัชนีความหักเหของสีไม่เท่ากันและถ้าหากมาใช้กับเลนส์เราจะเรียกว่าความคลาดสีหรือ ความคลาดรงค์ นั่นเอง ดาราศาสตร์
ปี ค.ศ. 2009 เป็นปีที่ครบรอบ 400 ปี นับจากกาลิเลโอได้ประดิษฐ์กล้องโทรทรรศน์ขึ้นเพื่อทำการสังเกตการณ์ทางดาราศาสตร์ และพบหลักฐานยืนยันแนวคิดดวงอาทิตย์เป็นศูนย์กลางจักรวาลที่นำเสนอโดย นิโคเลาส์ โคเปอร์นิคัส ไม่นานก่อนหน้านั้น การค้นพบนี้ถือเป็นการปฏิวัติแนวคิดพื้นฐานเกี่ยวกับจักรวาล และเป็นการบุกเบิกการศึกษาดาราศาสตร์ยุคใหม่โดยอาศัยกล้องโทรทรรศน์ ซึ่งมีความก้าวหน้ายิ่งขึ้นตามที่เทคโนโลยีของกล้องโทรทรรศน์พัฒนาขึ้น กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล
ความสำเร็จอย่างต่อเนื่องของโครงการ OAO ทำให้นักดาราศาสตร์เห็นพ้องให้การสร้างกล้องโทรทรรศน์อวกาศเป็นเป้าหมายหลักของวงการดาราศาสตร์ ในปี ค.ศ. 1970 นาซาได้ตั้งคณะกรรมการขึ้นมา 2 ชุด โดยชุดแรกทำการกำหนดรายละเอียดทางวิศวกรรมและอีกชุดหนึ่งทำการกำหนดเป้าหมายของโครงการนี้ หลังจากที่ได้มีการศึกษาเป็นที่เรียบร้อยแล้ว อุปสรรคต่อไปของนาซาก็คือการหางบประมาณซึ่งมากกว่ากล้องโทรทรรศน์ใด ๆ บนโลกเคยใช้ รัฐสภาสหรัฐตั้งคำถามมากมายเกี่ยวกับข้อเสนอโครงการและบังคับให้ตัดงบประมาณในขั้นวางแผนซึ่งประกอบด้วยการศึกษาอุปกรณ์ของกล้องโทรทรรศน์อย่างละเอียดมาก ค.ศ. 1974 ประธานาธิบดี เจอรัลด์ ฟอร์ด ดำเนินนโยบายตัดรายจ่ายสาธารณะ ส่งผลให้รัฐสภาตัดงบประมาณทั้งหมดสำหรับโครงการนี้[8] กล้องโทรทรรศน์วิลเลียม เฮอร์เชล
การก่อสร้างกล้องโทรทรรศน์เริ่มในปี ค.ศ. 1983 กล้องถูกส่งไปลาพัลมาในปี 1985 และเปิดรับแสงแรกเมื่อปี 1987 มีฐานติดตั้งแบบ altazimuth และมีการปรับตั้งกระจกอยู่เสมอเพื่อให้ค่าความละเอียดสูงสุดตามทฤษฎีไม่เกิน 0.2 พิลิปดา กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล
กล้องโทรทรรศน์ฮับเบิลใช้ไจโรสโคปเพื่อทรงตัวในวงโคจรและเพื่อเล็งไปยังเป้าหมายได้อย่างแม่นยำ โดยปกติมันจะใช้ไจโรสโคปสามตัว การใช้ไจโรสโคปสองตัวนั้นสามารถทำได้แต่ก็จะทำให้พื้นที่ที่มองเห็นถูกจำกัดลงไปและการสังเกตการณ์ที่ต้องการความเที่ยงตรงสูงมากก็จะทำได้ลำบาก ใน ค.ศ. 2005 นาซาตัดสินใจใช้ไจโรสโคปเพียงสองตัวเพื่อที่จะยืดอายุของกล้อง ทำให้กล้องฮับเบิลใช้ไจโรสโคปเพียงสองตัวและมีไจโรสโคปสำรองอีกสองตัว จากการประมาณความเสียหายพบว่ากล้องฮับเบิลอาจจะเหลือไจโรสโคปที่ทำงานได้เพียงตัวเดียวภายในปี ค.ศ. 2008 และนั่นก็จะทำให้กล้องฮับเบิลอยู่ในสภาพใช้งานไม่ได้ ลำดับสิ่งประดิษฐ์ของสหรัฐ (ค.ศ. 1946–91)
กล้องจุลทรรศน์แบบ confocal เป็นเทคนิคการถ่ายภาพแสงที่ใช้ในการเพิ่มความคมชัดของ micrograph และเพื่อสร้างภาพสามมิติโดยใช้รูเข็มอวกาศที่จะกำจัดแสงนอกจุดโฟกัสหรือแสงจ้าในชิ้นงานตัวอย่างที่มีความหนากว่าระนาบโฟกัส. เทคนิคนี้ได้รับความนิยมในชุมชนวิทยาศาสตร์และอุตสาหกรรม. งานทั่วไปรวมถึงวิทยาศาสตร์เพื่อชีวิตและการตรวจสอบสารกึ่งตัวนำ. หลักการของการถ่ายภาพ confocal ถูกคิดค้นและจดสิทธิบัตรโดย มาร์วิน มินสกี ในปี ค.ศ. 1957.[110] กล้องโทรทรรศน์อวกาศเฮอร์เชล
กล้องโทรทรรศน์อวกาศเฮอร์เชล () เป็นกล้องโทรทรรศน์อวกาศขององค์การอวกาศยุโรป ริเริ่มโครงการตั้งแต่ ค.ศ. 1982 ด้วยความร่วมมือของบรรดานักวิทยาศาสตร์ในยุโรป ชื่อโครงการตั้งขึ้นในเวลาต่อมาตามชื่อของ เซอร์ วิลเลียม เฮอร์เชล นักวิทยาศาสตร์ผู้ค้นพบสเปกตรัมอินฟราเรด และเป็นผู้ค้นพบดาวยูเรนัส กล้องโทรทรรศน์สะท้อนแสง
กล้องโทรทรรศน์สะท้อนแสง () เป็นกล้องโทรทรรศน์ชนิดหนึ่งที่ใช้กระจกโค้งหนึ่งชิ้นหรือมากกว่านั้นเพื่อสะท้อนแสงสำหรับสร้างขึ้นเป็นภาพ คิดค้นขึ้นในคริสต์ศตวรรษที่ 17 เพื่อแก้ปัญหาของกล้องโทรทรรศน์หักเหแสงที่มีปัญหาเรื่องความคลาดสี (chromatic aberration) อย่างมาก แม้กล้องโทรทรรศน์สะท้อนแสงจะทำให้เกิดปัญหาความคลาดแสง (optical aberration) แต่ก็ช่วยให้สามารถจับภาพวัตถุขนาดใหญ่มากๆ ได้ กล้องโทรทรรศน์ส่วนใหญ่ที่ใช้ในงานด้านดาราศาสตร์มักเป็นแบบสะท้อนแสงแทบทั้งหมด และมีการออกแบบปลีกย่อยอีกมากมายหลายแบบเพื่อปรับปรุงคุณภาพของภาพที่ได้ไม่นาน ความต้องการกล้องขนาดใหญ่เพื่อใช้
หลังจากกาลิเลโอเริ่มสำรวจจักรวาลด้วยกล้องโทรทรรศน์หักเหแสงได้ไม่นาน ความต้องการกล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่เพื่อใช้รวมแสงจากวัตถุที่มีแสงริบหรีก็เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว ผนวกกับข้อจำกัดต่างๆ ในการสร้างกล้องโทรทรรศน์แบบหักเหแสงขนาดใหญ่ จึ่งมีผู้พยายามคิดค้นวิธีสร้างกล้องโทรทรรศน์แบบสะท้อนแสง (Reflecting Telescope) ในปีค.ศ. 1663 เจมส์ เกรกอรี (James Gregoy)นักคณิตศาสตร์ชาวสกอต ได้ออกแบบกล้องโทรทรรศน์แบบสะท้อนแสงขึ้นเป็นครั้งแรก แต่ในเวลานั้นเกรกอรีไม่สามารถหาช่างขัดกระจกที่มีความสามารถพอจะขัดกระจกโค้งตามแบบได้ จึงยังไม่มีการประดิษฐ์กล้องโทรทรรศน์แบบสะท้อนแสงขึ้นอย่างจริงจัง จนกระทั่ง เซอร์ ไอแซก นิวตัน (Sir Isaac Newton) ออกแบบและประดิษฐ์กล้องโทรทรรศน์แบบสะท้อนแสงของเขาขึ้นในปีค.ศ. 1668 และเสนอต่อราชบัณฑิตยสภาของอังกฤษในเดือนมกราคมปีค.ศ. 1672 กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล
นักบินอวกาศออกปฏิบัติการในอวกาศนอกยานรวม 5 ครั้ง เพื่อติดตั้งอุปกรณ์วัดคุมใหม่ 2 ชุด คือ กล้องถ่ายภาพสนามกว้าง 3 (WFC3) และ สเปกโตรกราฟต้นกำเนิดจักรวาล (COS) อุปกรณ์ WFC3 ช่วยเพิ่มความสามารถในการสังเกตการณ์ของกล้องฮับเบิลในช่วงคลื่นอัลตราไวโอเลตและคลื่นที่ตามองเห็นให้เพิ่มขึ้นอีก 35 เท่าด้วยมุมมองของภาพที่กว้างขึ้นและความละเอียดของภาพที่สูงยิ่งขึ้น อุปกรณ์ COS นำไปติดตั้งแทนที่เครื่องแก้ไขภาพกล้องโทรทรรศน์อวกาศ (COSTAR) ที่เคยนำขึ้นไปติดตั้งตั้งแต่ ค.ศ. 1993 เพื่อแก้ปัญหาความคลาดทรงกลมของกล้อง (เนื่องจากอุปกรณ์ใหม่ 2 ชุดที่ติดตั้งนี้ได้ปรับแก้ปัญหานี้ไปในตัว จึงไม่จำเป็นต้องใช้ COSTAR อีก) โดยจะใช้ COS ในการเฝ้าสังเกตการณ์ในช่วงคลื่นอัลตราไวโอเลตร่วมกับการตรวจวัดของสเปกโตรกราฟกล้องโทรทรรศน์อวกาศ (STIS) ซึงได้รับการปรับปรุงแก้ไขในภารกิจซ่อมบำรุงคราวนี้พร้อมกับกล้องสำรวจขั้นสูง (ACS) นอกจากนี้ยังมีการเปลี่ยนอุปกรณ์อีกหลายชิ้น เช่น Rate Sensor Unit ทั้งสามตัว เปลี่ยนเซ็นเซอร์นำทางความละเอียดสูงไป 1 ตัว เปลี่ยน SI C&DH unit เปลี่ยนฉนวนกันความร้อนชั้นนอกใหม่ทั้งหมด 3 ชิ้น และเปลี่ยนแบตเตอรี่นิเกิล-ไฮโดรเจนที่จ่ายกระแสไฟฟ้าให้แก่กล้องฮับเบิลในช่วงเวลากลางคืนหมดทั้ง 6 ชุด แบตเตอรี่นี้ใช้งานมามากกว่าอายุใช้งานตามการออกแบบถึง 13 ปีแล้วและยังไม่เคยเปลี่ยนเลย[45] หลังจากทำการทดสอบและปรับแต่งค่าแล้ว กล้องฮับเบิลก็กลับสู่การทำงานตามปกติในเดือนกันยายน ค.ศ. 2009[46] การปรับปรุงซ่อมแซมทั้งหมดนี้เพื่อหวังให้กล้องฮับเบิลสามารถใช้งานต่อไปได้เต็มประสิทธิภาพอย่างน้อยจนถึงปี ค.ศ. 2014 หรือนานกว่านั้น[47] เทคโนโลยีอวกาศ
ขาตั้งกล้องโทรทรรศน์มีสองประเภทคือ ขาตั้งแบบอัลตาซิมูธ สามารถปรับกล้องตามมุมทิศและมุมเงิน ขาตั้งแบบศูนย์สูตร ช่วยหันกล้องติดตามดาว เนื่องจากการหมุนรอบตัวเองของโลก  กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน
กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดที่ทำงานในโหมดสูญญากาศสูงธรรมดามักจะสร้างภาพชิ้นงานที่เป็นตัวนำไฟฟ้า ดังนั้นวัสดุที่ไม่นำไฟฟ้าจึงต้องเคลือบด้วยสารตัวนำ (ทอง/โลหะผสมแพลเลเดียม คาร์บอน ออสเมียม ฯลฯ) โหมดแรงดันต่ำของกล้องจุลทรรศน์ที่ทันสมัยทำให้เป็นไปได้ในการการสังเกตชิ้นงานที่ไม่นำไฟฟ้าโดยไม่ต้องเคลือบ วัสดุที่ไม่นำไฟฟ้าสามารถถ่ายภาพโดยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดแบบความดันแปร (หรือแบบสิ่งแวดล้อม)  กล้องโทรทรรศน์อวกาศ
กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล คือ กล้องโทรทรรศน์ในวงโคจรของโลกที่กระสวยอวกาศดิสคัฟเวอรีนำส่งขึ้นสู่วงโคจร เมื่อเดือนเมษายน ค.ศ. 1990 ตั้งชื่อตามนักดาราศาสตร์ชาวอเมริกันชื่อ เอ็ดวิน ฮับเบิล กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลไม่ได้เป็นกล้องโทรทรรศน์อวกาศตัวแรกของโลก แต่มันเป็นหนึ่งในเครื่องมือวิทยาศาสตร์ที่สำคัญที่สุดในประวัติศาสตร์การ ศึกษาดาราศาสตร์ที่ทำให้นักดาราศาสตร์ค้นพบปรากฏการณ์สำคัญต่าง ๆ อย่างมากมาย กล้องโทรทรรศน์ฮับเบิลเกิดขึ้นจากความร่วมมือระหว่างองค์การนาซาและองค์การ อวกาศยุโรป การที่กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลลอยอยู่นอกชั้นบรรยากาศของโลกทำ ให้มันมีข้อได้เปรียบเหนือกว่ากล้องโทรทรรศน์ที่อยู่บนพื้นโลก นั่นคือภาพไม่ถูกรบกวนจากชั้นบรรยากาศ ไม่มีแสงพื้นหลังท้องฟ้า และสามารถสังเกตการณ์คลื่นอัลตราไวโอเลตได้โดยไม่ถูกรบกวนจากชั้นโอโซนบนโลก ตัวอย่างเช่น ภาพอวกาศห้วงลึกมากของฮับเบิลที่ถ่ายจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล คือภาพถ่ายวัตถุในช่วงคลื่นที่ตามองเห็นที่อยู่ไกลที่สุดเท่าที่เคยมีมา โครงการก่อสร้างกล้องโทรทรรศน์อวกาศเริ่มต้นมาตั้งแต่ปี ค.ศ. 1923 กล้องฮับเบิลได้รับอนุมัติทุนสร้างในช่วงปี ค.ศ. 1970 แต่เริ่มสร้างได้ในปี ค.ศ. 1983 การสร้างกล้องฮับเบิลเป็นไปอย่างล่าช้าเนื่องด้วยปัญหาด้านงบประมาณ ปัญหาด้านเทคนิค และจากอุบัติเหตุกระสวยอวกาศแชลเลนเจอร์ กล้องได้ขึ้นสู่อวกาศในปี ค.ศ. 1990 แต่หลังจากที่มีการส่งกล้องฮับเบิลขึ้นสู่อวกาศไม่นานก็พบว่ากระจกหลักมี ความคลาดทรงกลมอัน เกิดจากปัญหาการควบคุมคุณภาพในการผลิต ทำให้ภาพถ่ายที่ได้สูญเสียคุณภาพไปอย่างมาก ภายหลังจากการซ่อมแซมในปี ค.ศ. 1993 กล้องก็กลับมามีคุณภาพเหมือนดังที่ตั้งใจไว้ และกลายเป็นเครื่องมือในการวิจัยที่สำคัญและเป็นเสมือนฝ่ายประชาสัมพันธ์ ของวงการดาราศาสตร์ ระยะเชิงมุม
เนื่องจากระยะเชิงมุมมีความหมายจริงในลักษณะของมุม ดังน้นการตรวจวัดจะได้หน่วยเป็นมุม เช่น องศา หรือ เรเดียน โดยใช้เครื่องมือวัดเช่น goniometer หรือทัศนูปกรณ์อื่นที่ออกแบบมาสำหรับวัดและบันทึกทิศทางโดยตรงและอ่านค่ามุมเปรียบเทียบกัน (เช่น กล้องโทรทรรศน์) กล้องโทรทรรศน์
ปัจจุบัน เราแก้ปัญหาความคลาดสีของกล้องโทรทรรศน์หักเหแสงได้โดยการใช้เลนส์เว้า และเลนส์นูน ที่มีดัชนีหักเหแสงแตกต่างกันมาประกอบ เป็นเลนส์ 2 ชิ้นที่สามารถแก้ให้แสงสีเขียวและแดงมีจุดโฟกัสใกล้กันมากขึ้นได้ เรียกว่าเลนส์ Doublet Achromatic และมีการใช้เลนส์ถึง 3 ชิ้น (Triplet Apochromatic) หรือมากกว่าได้ และอาจมีการใช้ชิ้นเลนส์พิเศษเช่นเลนส์ ED (Extra-Low Dispersion) หรือเลนส์ Fluorite เพื่อให้ภาพที่มีความคลาดสีน้อยที่สุด แต่การใช้เลนส์จำนวนมาก หรือชิ้นเลนส์พิเศษเหล่านี้ ทำให้กล้องโทรทรรศน์มีราคาสูงขึ้นมากเช่นกัน ดาวฤกษ์
ภาพของดาวฤกษ์ส่วนมากที่มองเห็นและวัดได้ในขนาดเชิงมุมจะเล็กมากจนต้องอาศัยการสังเกตการณ์บนโลกด้วยกล้องโทรทรรศน์ บางครั้งต้องใช้กล้องโทรทรรศน์ในเทคนิค interferometer เพื่อช่วยขยายภาพ เทคนิคอีกประการหนึ่งในการตรวจวัดขนาดเชิงมุมของดาวฤกษ์คือ occultation โดยการตรวจวัดความส่องสว่างของดาวที่ลดลงเนื่องมาจากความสว่างของดวงจันทร์ (หรือจากความส่องสว่างที่เพิ่มขึ้นเมื่อมันปรากฏขึ้นใหม่) แล้วจึงนำมาคำนวณขนาดเชิงมุมของดาวฤกษ์นั้น[87] กล้องโทรทรรศน์อวกาศ
กล้องโทรทรรศน์อวกาศจันทรา หรือ กล้องรังสีเอกซ์จันทรา (Chandra X-ray Observatory) เป็นดาวเทียมของนาซา ที่มี detector ที่สามารถตรวจจับรังสีเอกซ์ได้ จึงเป็นประโยชน์อย่างมากสำหรับการศึกษารังสี X-ray ในห้วงอวกาศ ถูกส่งขึ้นสู่อวกาศโดยยาน STS-93 เมื่อวันที่ 23 กรกฎาคม ค.ศ. 1999 และพร้อมปฏิบัติภารกิจในปี ค.ศ. 2014 กล้องจุลทรรศน์
กล้องจุลทรรศน์สามารถแบ่งออกเป็นประเภทใหญ่ ๆ ได้ 2 ประเภท คือ กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง (optical microscopes) และกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน (electron microscopes) ชนิดที่พบได้มากที่สุด คือชนิดที่ประดิษฐ์ขึ้นเป็นครั้งแรก เรียกว่า กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง เป็นอุปกรณ์ใช้แสงอย่างหนึ่ง มีเลนส์อย่างน้อย 1 ชิ้น เพื่อทำการขยายภาพวัตถุที่วางในระนาบโฟกัสของเลนส์นั้น ๆกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน (Electron microscope) เป็นกล้องจุลทรรศน์ที่มีกำลังการขยายสูงมาก เพราะใช้ลำแสงอิเล็กตรอนแทนแสงปกติและใช้สนามแม่เหล็กไฟฟ้าแทนเลนส์แก้ว เป็นกล้องที่ใช้ในการศึกษาโครงสร้าง และส่วนประกอบของเซลล์ ได้อย่างละเอียด ที่กล้องชนิดอื่นไม่สามารถทำได้ มีกำลังขยาย 1,600 เท่า กล้องโทรทรรศน์สะท้อนแสง
ข้อเสียเปรียบของกล้องโทรทรรศน์แบบสะท้อนแสง คือ การมีกระจกทุติยภูมิอยู่ภายในตัวกล้องละขวางทางเดินแสงบางส่วน ทำให้ภาพมืดลงเล็กน้อย ในกรณีที่กระจกทุติยภูมิมีขนาดใหญ่ (มีพื้นที่มากกว่าร้อยละ 20 ของหน้ากล้อง) ภาพที่สังเกตได้จะมืดลงอย่างเห็นได้ชัด หรือมีภาพกระจกทุติยภูมิเป็นจุดมัวให้เห็น นอกจากนี้การสะท้อนแสงในกล้องแต่ละครั้งทำให้สูญเสียความเข้มแสงไปพอสมควร เพราะกระจกทั่วไปมักจะสะท้อนแสงได้เพียงร้อยละ 85-90 ของแสงที่ตกกระทบเท่านั้น หรือสูญเสียแสงไปถึงร้อยละ 10-15 ทุกครั้งที่มีการสะท้อน หากมีการสะท้อนหลายครั้งก็จะยิ่งทำให้ภาพมืดลง กล้องโทรทรรศน์วิทยุ
กล้องโทรทรรศน์วิทยุ เป็นอุปกรณ์ทางดาราศาสตร์ ใช้บันทึกและวัดสัญญาณคลื่นวิทยุจากวัตถุท้องฟ้าต่าง ๆ กล้องโทรทรรศน์วิทยุต่างจากกล้องโทรทรรศน์เชิงแสงตรงที่ปฏิบัติงานในความถี่ของคลื่นวิทยุที่ความยาวคลื่นตั้งแต่ 10 มิลลิเมตร ไปจนถึง 10-20 เมตร โดยทั่วไปจานเสาอากาศของกล้องโทรทรรศน์วิทยุจะมีรูปร่างเป็นพาราโบลา อาจอยู่เดี่ยว ๆ หรือประกอบกันเป็นแถวลำดับ ทำหน้าที่เปรียบเทียบได้กับกระจกของกล้องโทรทรรศน์สะท้อนแสง กล้องโทรทรรศน์วิทยุนำไปสู่การค้นพบวัตถุใหม่และปรากฏการณ์ เช่น เควซาร์ พัลซาร์ และไมโครเวฟพื้นหลัง กล้องโทรทรรศน์
กล้องโทรทรรศน์ชนิดสะท้อนแสงสร้างได้สำเร็จครั้งแรกในปี ค.ศ. 1668 โดย ไอแซค นิวตันซึ่งในตอนนั้นถือเป็นเรื่องที่ใหม่มากสำหรับวงการดาราศาสตร์ในสมัยนั้น หลักการทำงานของกล้องสะท้อนแสงจะใช้กระจกเว้าสะท้อนแสงแทนที่จะใช้เลนส์ในการหักเหแสง โดยยังมีหลักการที่คล้ายคลึงอยู่บ้างคือ จะใช้กระจกเว้าที่มีความยาวโฟกัสยาว (เหมือนเลนส์วัตถุของกล้องหักเหแสง) สะท้อนแสงจากวัตถุเข้าที่กระจกรองซึ่งจะสะท้อนแสงของวัตถุเข้าที่เลนส์ตาและเข้าตาของผู้ใช้ในที่สุด โดยกล้องชนิดนี้มีข้อดีคือกล้องสามารถที่จะผลิตให้มีขนาดหน้ากล้องใหญ่มาก ๆ ได้ซึ่งจะทำให้สำรวจวัตถุที่จางบนท้องฟ้าได้ดีขึ้น และเมื่อเทียบกับกล้องหักเหแสงหากหน้ากล้องเท่ากันแล้วกล้องแบบสะท้อนแสงจะมีราคาถูกกว่ามาก แต่ทั้งนี้ก็มีราคาเริ่มต้นที่ไม่ถูกนักเหมือนกับกล้องหักเหแสง และกล้องชนิดนี้ยังสามารถใช้สำรวจช่วงคลื่นได้หลากหลายกว่ากล้องหักเหแสง เพราะช่วงคลื่นเหล่านั้นจะไม่ถูกดูดซับโดยแก้วของเลนส์อีกทั้งยังไม่พบปัญหาเรื่องความคลาดสีของกล้องหักเหแสงออกไปจนหมดเพราะกล้องใช้หลักการการสะท้อนจะไม่มีปัญหาเรื่องความคลาดสีเข้ามาเกี่ยวข้อง จุลทรรศนศาสตร์
เดิมการศึกษาวัตถุที่มีขนาดเล็กมาก เช่น วัตถุที่อยู่ไกล วัตถุที่อยู่สูง เป็นต้น ใช้เพียงแว่นขยายและเลนส์อันเดียวส่องดู เช่นเดียวกับการใช้แว่นขยายส่องดูลายมือ ช่วงปี พ.ศ. 2133 แซคาเรียส แจนเซน ช่างทำแว่นชาวดัตช์ ประดิษฐ์กล้องจุลทรรศน์ชนิดเลนส์ประกอบ ประกอบด้วยแว่นขยายสองอัน ต่อมา กาลิเลโอ กาลิเลอีได้สร้างแว่นขยายส่องดูสิ่งมีชีวิตเล็ก ๆ ในปี พ.ศ. 2208 รอเบิร์ต ฮุกได้ประดิษฐ์กล้องจุลทรรศน์ชนิดเลนส์ประกอบที่มีลำกล้องรูปร่างสวยงาม ป้องกันการรบกวนจากแสงภายนอกได้ และไม่ต้องถือเลนส์ให้ซ้อนกัน เขาส่องดูไม้คอร์กที่ฝานบาง ๆ แล้วพบช่องเล็ก ๆ มากมาย เขาเรียกช่องเหล่านั้นว่าเซลล์ ซึ่งหมายถึงห้องว่าง ๆ หรือห้องขัง เซลล์ที่ฮุกเห็นเป็นเซลล์ที่ตายแล้ว เหลือแต่ผนังเซลล์ของพืชซึ่งแข็งแรงกว่าเยื่อหุ้มเซลล์ในสัตว์ จึงทำให้คงรูปร่างอยู่ได้ ฮุกจึงได้ชื่อว่าเป็นผู้ที่ตั้งชื่อเซลล์ กล้องโทรทรรศน์อวกาศเฮอร์เชล
กล้องเฮอร์เชลสามารถตรวจจับวัตถุในอวกาศที่เย็นจัดและมัวจัดที่สุดจากการบดบังของฝุ่นได้ เช่นในเขตหมอกฝุ่นซึ่งเป็นแหล่งกำเนิดดาวฤกษ์ หรือดาราจักรขุ่นมัวที่เริ่มก่อตัวขึ้นจากการรวมกลุ่มของดาวฤกษ์ใหม่ การสังเกตการณ์สามารถมองทะลุเมฆที่กำเนิดดาวฤกษ์ได้ และสามารถตรวจจับโมเลกุลที่เป็นต้นกำเนิดของชีวิต เช่น น้ำ ได้ว่ากำลังก่อตัวขึ้นหรือไม่ กล้องโทรทรรศน์วิลเลียม เฮอร์เชล
กล้องโทรทรรศน์วิลเลียม เฮอร์เชล ต้องรองรับงานวิจัยค่อนข้างมาก โดยปกติคำร้องขอใช้กล้องจะได้รับตอบเพียงหนึ่งในสามเท่านั้น การค้นพบที่สำคัญผ่านกล้องโทรทรรศน์วิลเลียม เฮอร์เชล เช่น การพบฟองอากาศร้อนของแก๊สที่กำลังขยายตัวบริเวณศูนย์กลางของดาราจักรของเรา เป็นหลักฐานแสดงถึงการมีอยู่ของหลุมดำมวลยวดยิ่ง นอกจากนี้ยังมีการค้นพบแสงวาบรังสีแกมมาเป็นครั้งแรก และล่าสุดคือการค้นพบดาว Wolf-Rayet ที่มีลมดาวฤกษ์ความเร็วสูงที่สุดเท่าที่เคยพบ กล้องจุลทรรศน์
กล้องจุลทรรศน์ เป็นอุปกรณ์สำหรับมองดูวัตถุที่มีขนาดเล็กเกินกว่ามองเห็นด้วยตาเปล่าเช่น วัตถุที่อยู่ไกล วัตถุที่อยู่สูง เป็นต้น ศาสตร์ที่มุ่งสำรวจวัตถุขนาดเล็กโดยใช้เครื่องมือดังกล่าวนี้ เรียกว่า จุลทรรศนศาสตร์ (microscopy) กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน
โดยทั่วไปความละเอียดของภาพจาก SEM มีความคมชัดด้อยกว่าของ TEM อย่างไรก็ตามเนื่องจากภาพ SEM เป็นกระบวนการที่เกิดบนพื้นผิวมากกว่าการส่องผ่าน มันจึงสามารถที่จะสร้างภาพตัวอย่างที่เป็นกลุ่มได้ในขนาดหลายเซนติเมตรขึ้นไปและ (ขึ้นอยู่กับการออกแบบและการตั้งค่าของเครื่องมือ) มีความลึกของสนามที่สูง ดังนั้นมันจึงสามารถผลิตภาพที่มีการแสดงที่ดีของรูปทรงสามมิติของกลุ่มตัวอย่าง ประโยชน์ของ SEM อีกประการหนึ่งคือความหลากหลายของมันที่เรียกว่ากล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดสิ่งแวดล้อม () ที่สามารถผลิตภาพที่มีคุณภาพและความละเอียดเพียงพอสำหรับกลุ่มตัวอย่างที่เปียกหรือถูกเก็บอยู่ในสูญญากาศหรือก๊าซต่ำ อุปกรณ์นี้จะช่วยอำนวยความสะดวกในการถ่ายภาพตัวอย่างทางชีวภาพที่มีความไม่แน่นอนในสูญญากาศสูงของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบเดิม กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล
เครื่องวัดความสว่างความเร็วสูงถูกแทนที่ด้วยเครื่องแก้ไขภาพกล้องโทรทรรศน์อวกาศ กล้องถ่ายภาพสนามกว้างและดาวเคราะห์ถูกแทนที่ด้วยกล้องถ่ายภาพสนามกว้างและดาวเคราะห์ 2 ที่มีระบบแก้ไขภาพอยู่ภายในตัว นอกจากนี้ ยังมีการเปลี่ยนแผงรับแสงอาทิตย์ อุปกรณ์ขับเคลื่อน ไจโรสโคปสี่ตัว หน่วยควบคุมอิเล็กทรอนิกส์สองหน่วย และเครื่องวัดความเข้มสนามแม่เหล็กสองเครื่อง คอมพิวเตอร์บนกล้องโทรทรรศน์ถูกปรับปรุงให้ดีขึ้น วงโคจรของกล้องโทรทรรศน์ก็มีการปรับให้สูงขึ้นเพื่อชดเชยกับการที่มันลอยต่ำลงมาเนื่องจากแรงลากจากชั้นบรรยากาศส่วนบน กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล
ปัญหาด้านงบประมาณทำให้นาซาต้องลดขนาดของโครงการลง โดยลดขนาดกระจกจาก 3 เมตรเหลือ 2.4 เมตร เพื่อลดค่าใช้จ่ายและเพื่อให้อุปกรณ์ต่าง ๆ มีขนาดเล็กลงและประสิทธิภาพมากขึ้น ข้อเสนอที่จะสร้างกล้องโทรทรรศน์อวกาศขนาด 1.5 เมตรเพื่อทดสอบระบบก่อนที่จะนำไปใช้ในกล้องจริงถูกยกเลิก ปัญหาด้านงบประมาณส่งผลให้นักดาราศาสตร์ของสหรัฐฯ ชักชวนองค์การอวกาศยุโรปเข้ามาร่วมโครงการ องค์การอวกาศยุโรปเห็นชอบให้งบประมาณและสนับสนุนอุปกรณ์ต่าง ๆ พร้อมทั้งให้โซลาร์เซลล์เพื่อผลิตพลังงานให้กับกล้องโทรทรรศน์และให้เจ้าหน้าที่เข้ามาช่วยทำงานในสหรัฐฯ เพื่อตอบแทนกับการให้นักดาราศาสตร์ชาวยุโรปสามารถใช้กล้องโทรทรรศน์ได้ 15% ของเวลาสังเกตการณ์ทั้งหมด[9] ค.ศ. 1978 รัฐสภาของสหรัฐฯ จึงเห็นชอบให้งบประมาณ 36,000,000 ดอลลาร์สหรัฐ โครงการนี้จึงเริ่มต้นอย่างขยันขันแข็งและมีเป้าหมายจะส่งสู่อวกาศในปี ค.ศ. 1983[8] กล้องโทรทรรศน์ตั้งชื่อตาม เอ็ดวิน ฮับเบิล[10] นักดาราศาสตร์ผู้ค้นพบว่าจักรวาลกำลังขยายตัว หนึ่งในการค้นพบทางวิทยาศาสตร์ที่สำคัญที่สุดในศตวรรษที่ 20[11] กล้องปริทรรศน์
คำว่า "ปริทรรศน์" (ปะ-ริ-ทัด) มาจากคำภาษาสันสกฤต ว่า ปริ กับ ทรฺศน แปลว่า การสำรวจ หรือ การดูไปรอบ ๆ กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล
การที่กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลลอยอยู่นอกชั้นบรรยากาศของโลกทำให้มันมีข้อได้เปรียบเหนือกว่ากล้องโทรทรรศน์ที่อยู่บนพื้นโลก นั่นคือภาพไม่ถูกรบกวนจากชั้นบรรยากาศ ไม่มีแสงพื้นหลังท้องฟ้า และสามารถสังเกตการณ์คลื่นอัลตราไวโอเลตได้โดยไม่ถูกรบกวนจากชั้นโอโซนบนโลก ตัวอย่างเช่น ภาพอวกาศห้วงลึกมากของฮับเบิลที่ถ่ายจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล คือภาพถ่ายวัตถุในช่วงคลื่นที่ตามองเห็นที่อยู่ไกลที่สุดเท่าที่เคยมีมา สเปกโตรกราฟกล้องโทรทรรศน์อวกาศ
สเปกโตรกราฟกล้องโทรทรรศน์อวกาศ () คือ สเปกโตรกราฟที่ติดตั้งอยู่บนกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล ทำงานตั้งแต่ปี 1997 จนถึงปี 2004 ทำหน้าที่สังเกตการณ์สำคัญๆ หลายอย่าง เช่น แยกสเปกตรัมของชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะชื่อโอซิริส เครื่องแก้ไขภาพกล้องโทรทรรศน์อวกาศ
เครื่องแก้ไขภาพกล้องโทรทรรศน์อวกาศ (; COSTAR) เป็นเครื่องมือที่ออกแบบขึ้นเพื่อแก้ไขปัญหาความคลาดทรงกลมของกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล ซึ่งเป็นสาเหตุให้การจับภาพสำหรับเครื่องมือวัดอื่นๆ มีความคลาดเคลื่อนไปหมด เครื่อง COSTAR สร้างโดยบริษัทบอลล์แอโรสเปซ นำขึ้นไปติดตั้งแทนที่เครื่องวัดความสว่างความเร็วสูง (High Speed Photometer; HSP) ในระหว่างภารกิจซ่อมบำรุงกล้องฮับเบิลครั้งที่ 1 เมื่อปี ค.ศ. 1993 สำหรับอุปกรณ์วัดที่สร้างขึ้นใหม่หลังจากนั้น ได้มีการออกแบบเพื่อชดเชยค่าความคลาดทรงกลมนี้ได้ด้วยตัวเองแล้ว กล้องโทรทรรศน์
กล้องโทรทรรศน์กระจกเหลว กล้องโทรทรรศน์หักเหแสง กล้องโทรทรรศน์สะท้อนแสง กล้องโทรทรรศน์แบบผสม กล้องโทรทรรศน์วิทยุ กล้องโทรทรรศน์รังสีเอ็กซ์ กล้องโทรทรรศน์รังสีแกมมา ความคลาดทรงกลม
ความคลาดทรงกลม () คือ การที่แสงหักเหผ่านเลนส์หรือสะท้อนกับกระจกแล้วไม่ตกกระทบลงบนจุดเดียวกัน แสงที่ตกกระทบใกล้แกนของเลนส์จะเกิดภาพไม่เป็นจุดเดียวกันกับแสงที่ตกกระทบไกลแกนของเลนส์ กระจกทรงกลมและเลนส์ทรงกลมทุกอันมีความคลาดทรงกลม ความคลาดทรงกลมเป็นปัญหาหลักในกล้องโทรทรรศน์ เลนส์และกระจกทรงกลมผลิตง่ายกว่าเลนส์และกระจกโค้งที่ไม่เป็นทรงกลมมาก กล้องโทรทรรศน์กระจกเหลว
ไอแซก นิวตันนับเป็นบุคคลแรกที่รู้ว่าของเหลวที่หมุนรอบตัว จะก่อให้เกิดรูปพาราโบลาร์แบบวงกลม และด้วยเหตุนี้ จึงสามารถนำมาใช้สร้างกล้องโทรทรรศน์ได้ แต่เขาไม่สามารถสร้างขึ้นมาได้จริงๆ เพราะไม่ทราบวิธีการควบคุมความเร็วการหมุนให้คงที่ได้ (ในสมัยนั้นยังไม่มีมอเตอร์ไฟฟ้า) กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนชนิดส่องผ่าน
กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่าน (TEM) () ประดิษฐ์ขึ้นครั้งแรกเมื่อปี พ.ศ. 2474 โดยเอิร์นท์ รุสกา และคณะ โดยวัตถุที่นำมาส่องต้องมีขนาดเล็ก และเฉือนให้บางมาก ๆ ประมาณ 60 ถึง 90 ไมโครเมตร เหมาะสำหรับการศึกษาโครงสร้างภายในของเซลล์ ภาพที่ปรากฏบนจอเรืองแสงเป็นภาพ 2 มิติ มีกำลังขยายสูงมากถึง 500,000 ถึง 1,000,000 เท่า นอกจากจะใช้ศึกษาสิ่งมีชีวิต ยังใช้สำหรับส่องรูปผลึกของสารต่าง ๆ ในการวิเคราะห์ทางเคมีได้ กล้องคอนโฟคอล
กล้องจุลทรรศน์แบบคอนโฟคอลชนิดที่ใช้เลเซอร์ในการสแกน (English: Confocal laser scanning microscpoes) กล้องชนิดนี้ใช้กระจก (โดยทั่วไป 2-3 ชิ้น) สแกนลำแสงเลเซอร์แบบเชิงเส้นทั้งในแกน x และแกน y ให้ทั่วทั้งชิ้นเนื้อตัวอย่าง โดยที่รูขนาดเล็ก (pinhole) และตัวรับแสง (photodetector) ไม่เคลื่อนที่ กล้องจุลทรรศน์แบบคอนโฟคอลชนิดจานหมุน (จานนิพโค) (English: Spinning-disk (Nipkow disk) confocal microscope) ใช้ชุดจานหมุนซึ่งมีรูขนาดเล็ก (pinhole) จำนวนมากในแผ่นจานในการสแกนลำแสงให้ทั่วทั้งชิ้นเนื้อตัวอย่าง ในขณะที่แผ่นจานนั้นหมุน กล้องจุลทรรศน์แบบคอนโฟคอลชนิดอาเรย์ที่สามารถโปรแกรมได้ (English: Programmable Array Microscopes ; PAM) เป็นการใช้สัญญาณอเล็คทรอนิคส์ควบคุมอุปกรณ์สำหรับปรับแต่งลำแสง (Spatial Light Modulator (SLM)) ซึ่งอุกรณ์นี้ทำหน้าที่เสมือนรูขนาดเล็กจำนวนมากที่สามารถเคลื่อนที่ได้ โดยอุปกรณ์ปรับแต่งลำแสงนี้ประกอบด้วยกระจกขนาดเล็กจำนวนมาก (microelectromechanical mirrors) ที่วางเรียงกันในรูปแบบตาราง โดยที่กระจกขนาดเล็กนี้สามารถปรับการหมุนและการสะท้อนด้วยสัญญาณทางไฟฟ้า กล้องจุลทรรศน์แบบคอนโฟคอลชนิดนี้ใช้ CCD เป็นตัวรับสัญญาณแสง ดาราศาสตร์เชิงสังเกตการณ์
กาลิเลโอ กาลิเลอี เป็นผู้แรกที่ใช้กล้องโทรทรรศน์ในการส่องดูท้องฟ้าและบันทึกสิ่งที่เขามองเห็น นับแต่ยุคสมัยนั้น ดาราศาสตร์เชิงสังเกตการณ์ก็พัฒนาก้าวหน้าขึ้นเรื่อยๆ ตามที่เทคโนโลยีด้านกล้องโทรทรรศน์พัฒนาขึ้น