空間天文學是在高層大氣和大氣外層空間區域進行天文觀測和研究的一門學科，空間天文學的興起是天文學發展的又一次飛躍。

　　就觀測波段而言，空間天文學可分成許多新的分支，如紅外天文學、紫外天文學、X射線天文學等。從發射探空火箭和發送氣球算起，空間天文研究始于二十世紀四十年代。空間科學技術的迅速發展，給空間天文研究開辟了十分廣闊的前景。

　　空間天文學在外層空間開展的天文觀測，突破了地球大氣這個屏障，擴展了天文觀測波段，取得觀測來自外層空間的整個電磁波譜的可能性。

　　由于大氣中臭氧、氧，氮分子等對紫外線的強烈吸收，天體的紫外光譜在地面無法進行觀測；在紅外波段，則由于水汽和二氧化碳分子等振動帶、轉動帶所造成的強烈吸收，只留下為數很少的幾個觀測波段；在射電波段上，低層大氣的水汽是短波的主要吸收因素，而電離層的折射效應則將長波輻射反射回空間；至于x、γ射線，更是難于到達地面；由于分子散射，地球大氣還起著非選擇性消光作用。而空間天文觀測基本不受上述因素的影響。

　　另外，空間觀測會減輕或免除地球大氣湍流造成的光線抖動的影響，天象不會歪曲，這就大大提高儀器的分辨本領。今天的空間技術力量已能直接獲取觀測客體的樣品，開創了直接探索太陽系內天體的新時代。

　　現在已經能夠直接取得行星際物質的粒子成分、月球表面物質的樣品和行星表面的各種物理參量，并且取得沒有受到地球大氣和磁場歪曲的各類粒子輻射的強度、能譜、空間分布和它們隨時間變化的情況等。

　　現代空間科學技術是空間天文發展的基礎，近二十年來，它給空間天文觀測提供了各種先進的運載工具。目前，空間天文觀測廣泛地使用高空飛機、平流層氣球、探空火箭、人造衛星、空間飛行器、航天飛機和空間實驗室等作為運載工具，進行技術極為復雜的天文探測。特別是人造衛星和宇宙飛船，是空間天文進行長時期綜合性考察的主要手段。

　　自六十年代以來，世界各國發射了一系列軌道天文臺以及許多小型天文衛星、行星探測器和行星際空間探測器。美國在七十年代發射的天空實驗室，是發展載人飛船的空間天文觀測技術的—次嘗試。今后的空間天文觀測將主要依*環繞地球軌道運行的永久性觀測站來進行。

　　空間天文探測常常需要準確證認輻射源的方位，有時需要在短達幾秒鐘的時間內完整地記錄一個復雜的瞬時性爆發現象；有時則要求探測儀器在極端干凈的環境中工作，免遭太空環境的干擾。現代空間科學技術常常能夠滿足這些嚴格的要求，為上述運載工具提供極為準確的定向系統、復雜而又可*的姿態控制系統、大規模高速信息采樣和回收系統以及各種任意選擇的運行軌道，給天文觀測以良好的保證。

　　空間天文迅速發展的另一個因素是實驗方法的不斷完善。空間天文的實驗方法和傳統的光學或射電天文方法有很大區別。由于電磁輻射性質的不同，特別在高能輻射方面差別更大，因此，對它們的探測多半需要采用各種核輻射探測技術，利用電磁輻射的光電、光致電離—電子對轉換等效應，來測量輻射通量和能譜，并根據空間天文的特點加以發展。目前在空間天文中從紫外線軟X射線直到高能γ射線，按照能量的高低廣泛使用光電倍增管、光子計數器。電離室、正比計數器。閃爍計數器、切連科夫計數器和火花室等多種探測儀器。

　　在這些輻射波段里，一般的光學成像方法失去作用，必須應用掠射光學原理進行聚光和成像。現在，已經使用掠射X射線望遠鏡，但還只應用于遠紫外和軟X波段。在硬X射線和γ射線波段目前還沒有任何實際有效的聚光和成像方法。

　　空間天文探測的一個重要方面是證認各種輻射源，并確定其方位。上述各種探測器本身不具有任何方向性，因此發展了定向準直技術。這種技術在X射線天文中，應用得最為充分，如絲柵型、板條型、蜂窩狀等不同類型的準直器已廣泛使用。

　　空間天文的發展大致經歷了三個階段。最初階段致力于探明地球的輻射環境和地球外層空間的靜態結構，這個時期的主要工作是發展空間科學工程技術。第二階段開始探索太陽、行星和行星際空間。第三階段是從二十世紀七十年代起，開始探索銀河輻射源，并向河外源過渡。六十年代初以來，在太陽系探索和紅外、紫外、x射線、γ射線天文方面，都取得十分重大的成就。

　　空間探測首先在近地空間、行星際空間方面取得重大突破。發現日冕穩定地向外膨脹，電離氣體連續地從太陽向外流出，形成所謂太陽風。這些成就改變了原來的日地空間的概念。行星際空間探測清楚地揭示了行星際磁場的圖像，天體物理學家由此而得到啟示去尋找它與太陽本身的關系，并且產生研究太陽光球背景場的興趣。

　　行星際空間是一個天然的等離子體實驗室，它提供了地面實驗室條件下無法比擬的規模和尺度。太陽風作為無碰撞的等離子體，通過對行星際空間中豐富的動力學現象的觀測而得到最充分的研究。

　　行星、月球的探測主要是依*對行星、月球作接近飛行或在上面登陸的行星探測器來進行的。很自然，最先得到探索的行星是地球。1958年范愛倫設計了地球“探險者”1號，并在1959年通過這個衛星的測量發現了范愛倫輻射帶，對這一問題的繼續研究又揭示了地球周圍存在著一個復雜的巨大磁層，這是空間探索在行星科學方面的首次重大進展。接著開始對月球和其他行星的一系列探測，在這一階段得到很多有意義的資料，動搖了地面天文研究的許多結論。

　　在空間進行紅外天文探測始于六十年代后期。用高空飛機、平流層氣球、火箭等手段進行紅外探測已取得許多重要成果。七十年代初期，幾次火箭巡天探測，在波長4、11和20微米波段發現三千多個紅外源，描繪出一幅完全不同于光學天空的新圖像。紅外源包括了星前物質、恒星、行星狀星云、電離氫區、分子云、星系核和星系等。中、遠紅外的探測還發現一些星系、類星體等存在著預想不到的強輻射，如3C273、NGCl068、M82等。在某些情況下，它們的紅外亮度比它們在其余波段的全部輻射還要大三、四個量級。這種極強的紅外輻射機制迄今未能解釋。

　　人造衛星發射成功以來，紫外天文探測有了新的飛躍。由于使用了裝載在軌道太陽觀測臺衛星上的掃描式紫外分光光譜儀，獲得空前豐富的紫外發射線光譜資料。這些資料具有極高的空間分辨率，對色球—日冕過渡層的物態研究頗有價值，從而為建立更精細的過渡層理論模型提供了實驗依據。

　　恒星紫外輻射研究的主要課題是一些有關恒星大氣模型的問題。空間觀測表明，早型星在紫外波段有強烈的紫外連續譜和共振線。這種輻射與恒星大氣的模型的關系十分密切，因而可以用來研究恒星大氣。晚型星的紫外輻射類似太陽，主要來自色球和星冕。最近的一些觀測證實，有些晚型星存在明顯的色球層或外圍高溫氣體。這反映色球、日冕結構可能普遍存在于恒星中。

　　紫外探測對星際物質的研究有特殊用處，因為星際物質包含有塵埃，它對不同波長的電磁輻射消光不同，這是研究星際塵埃本身的主要依據。根據大量空間觀測得到的紫外波段消光的特點，人們得知星際塵埃包含有線度約為0.1微米的石墨塵粒。星系的紫外探測也已開始。觀測證實星系存在強烈紫外輻射，并且顯示出較大的紫外色余，這也許是星系中存在大量熱星的表現。

　　六十年代初期開始的大量X射線探測，已經給我們展示了一幅與光學天文截然不同的宇宙圖像。太陽X射線天文的主要貢獻是弄清了太陽X輻射中的三個成分——寧靜、緩變和突變成分。寧靜成分的X輻射起源于太陽色球外層和日冕區的熱輻射，具有連續輻射和線輻射。緩變成分與活動區上空的日冕凝聚區有關；突變成分則和耀斑爆發或其他日面偶發性活動有關，人們常稱為X射線爆發。

　　對X射線爆發的觀測和研究已經充分揭示了太陽耀斑的非熱特征。它與射電微波爆發結合在一起，對建立耀斑的爆發階段模型，以及建立耀斑區粒子加速過程模型提供了重要根據。此外，X射線冕洞的發現也是一個相當重要的事件。

　　1962年6月第一次發現來自天蝎座方向的強X射線輻射以后，在不到二十年的時間內，非太陽X射線天文也蓬勃發展起來。和其他領域相比，它的實驗方法比較成熟，在空間天文中發展最快，成就最為突出。目前已發現一千多個X射線源，其中一部分已得到光學證認，它們和強射電星系、塞佛特星系、超新星遺跡有關。

　　射電脈沖星的發現很自然地促使人們去尋找X射線脈沖星。1969年首先發現蟹狀星云脈沖星NP0532的脈沖 X輻射，它和對應的光學脈沖幾乎有完全相同的周期。以后又發現半人馬座X-3、武仙座X-1等都是著名的另一類 X射線脈沖星，它們的發現對雙星演化過程有非常重要的意義。

　　非太陽X射線探測的另一個成果是，發現了幾乎是各向同性的宇宙X射線背景輻射，這對天體演化的研究有重要意義。

　　1974年以后，隨著大面積探測器的出現，終于又發現了一批短暫X射線源和宇宙X射線爆發。后者具有重現性特征，并釋放出巨大的能量，目前還沒有一種理論能作出合適的說明。

　　1977年高能天文臺的發射，使X射線天文的視野擴展到河外天體。它已經成功地得到可能的黑洞圓規座X-1的數據。還發現星系際可能存在著熱氣體，它的總質量可能超過星系內恒星總質量。這意味著發現了宇宙的主要成分。

　　太陽射線探測的嘗試雖開始于五十年代末期，但高能量的γ發射線探測成功則是在1972年8月，在一次太陽特大耀斑事件中，軌道太陽觀測臺7號衛星以非常高的能量分辨率記錄到了完整的γ射線譜，從而使太陽γ射線天文的研究跨出了新的一步。這次探測證實，太陽γ射線爆發包含有熟知的特征發射線，它們被證認為是正負電子對湮沒、中子俘獲、碳12和氧16的核態向低能態過渡所引起的輻射。這對高能耀斑物理的研究具有重要意義。

　　1973年“維拉”衛星偶然探測到輻射能流可與太陽耀斑爆發相比的宇宙 射線爆發。這也許是七十年代天文學最重大的發現之一，當時轟動了高能天體物理學界。這種宇宙γ射線爆發具有極短的光變時標、高達一萬億億億爾格的巨大能量和快速的能量釋放，它迄今仍然是天體物理中最迷人的問題之一。

　　空間天文學的獨特貢獻，特別是在七十年代的一些重要發現，對天文學產生了巨大影響，從而使我們對太陽系行星、銀河系、恒星早期和晚期演化、星際物質、行星際空間、星系際空間等一系列領域的了解，發生深刻的變化。然而空間科學技術，特別是空間天文的實驗方法尚處于不斷完善之中，新技術、新方法、新原理不斷出現，使得我們有理由認為，天文學的這個最年輕的分支是最活躍的。