茫茫宇宙，辽阔星空，究竟是如何形成的，又是如何演变的?千古之谜牵动着人类的心弦。人类是用肉眼来观察事物的，可面对浩瀚无边的宇宙，人类是那么的渺小，仅靠肉眼来探索神秘的宇宙就显得远远不够了。于是天文学家们便制造了一只“巨眼”——天文望远镜。
天文望远镜是人们为观测遥远的天体而专门设计的一种望远镜，它是人类观测天体，认识和了解宇宙的重要工具。天文望远镜比一般的望远镜要大得多，也精良得多。目前常用的有折射望远镜、反射望远镜和折反射望远镜三大类。
天文望远镜一般都有较大的孔径，具有很好的聚光能力，可以比人的肉眼看到远得多的东西，它还可以“看”到包括X射线、γ射线、紫外线、可见光、红外线、无线电波在内的几乎所有波段的“光”。
我们的眼睛是通过瞳孔和晶状体将外界发出的光线聚在视网膜上而看见物体的。同样，天文望远镜也是通过透射镜或反射镜将光线聚焦而看见远处物体的。
天文学家们借助这只“巨眼”，可以看到比肉眼所能看到的远得多的物体，甚至可以观测到几亿、几十亿、上百亿光年远处的宇宙天体。
与此同时，天文望远镜还有人眼所无法比拟的优点——它能“看到”几乎所有波段的“光”和电磁辐射，而人的眼睛只能看到可见光。所以天文学家们根据不同望远镜看到的不同波段，又将天文望远镜分为光学望远镜、射电望远镜、红外望远镜、X射线望远镜、γ射线望远镜和紫外线望远镜。
1609年，伽利略制造了最古老的折射望远镜。从此开辟了应用望远镜观测宇宙的时代。目前世界上最大的光学望远镜口径已达10米，美国拥有最大的射电望远镜口径达300米。
用光学望远镜进行天文观测，光有一只“巨眼”是不行的，还必须要有好的天气。包裹着地球的浓密的大气层是天文观测的一大障碍。在地面观测星空是很费劲的，就像是从湖底去看飞鸟一样困难。因而世界上许多大型光学望远镜都安装在高山上，以减少不利天气和大气的影响。
但即便是在高山上，仍难免受天气条件的影响，观测的清晰度和灵敏度仍受很大限制。因此科学家们便将望远镜运送到太空中去，避开了地球大气的影响。
太空“巨眼”在离地面500千米左右的太空，可24小时观测宇宙，它所提供的图像之清晰、分辨率之高是地面观测所望尘莫及的。它在太空能观测到从紫外到红外整个光谱区不同波长的辐射，这在地面观测中是根本无法达到的。
哈勃空间望远镜是目前在太空运行的性能最先进、“看”得最远的望远镜。它能洞察50亿光年～120亿光年远的正在诞生或刚刚诞生的宇宙，是太空望远镜中的“大哥大”，被称为“太空千里眼”。它重约12吨，长13.3米，宽4.3米，主要用于天文观测。
由于它制造时存在一些误差，发射上天后聚焦效果不佳，成像有些模湖，但仍有许多重大发现。1993年12月，7名宇航员乘航天飞机进入太空，将它收入货舱进行修理，然后再送回原轨道。修复后的哈勃太空望远镜，可以观测到140亿光年远处的星体，分辨率和图像清晰度要比地面高得多，通过它可望对揭示宇宙的起源和演变发挥巨大的作用。
哈勃望远镜价值20亿美元，它于1990年4月24日由“发现”号航天飞机送入580千米高度轨道，已运行了10年，向地面发回了大量的十分宝贵的探测信息和图像。1999年12月19日，“发现”号航天飞机又一次升空，7名宇航员再次对哈勃望远镜进行了整修。设计寿命为20年的哈勃望远镜，目前正值“中年”，正是创业的黄金时期。
据最新消息，哈勃望远镜新拍摄到了星体爆发时的照片，对于加深了解恒星的形成、演化和衰亡过程意义重大。同时哈勃望远镜发现宇宙黑洞周围有尘埃圆盘环绕，直径达3700光年。哈勃望远镜还首次拍摄到形态各异的绚丽星云和极光，引起天文学家和天文爱好者的极大兴趣。
射电望远镜又称无线电望远镜，它是模仿雷达接收无线电波的原理来制造的。它通过接收天体发射出来的无线电波来进行天文观测。射电望远镜与光学望远镜相比有它的独到之外，一是它不受天气好坏的影响；二是白天晚上都能进行观测。单个的射电望远镜的外形像一口朝天的“大锅”，类似于现在随处可见的卫星电视接收天线，只不过个头要大得多。目前世界上最大的射电望远镜是美国1963年在波多黎各的阿雷西博天文台建造的，口径达300米，因为口径太大，只好依山就势建在山凹中，真是名副其实的“坐地观天”。
红外望远镜，顾名思义这种望远镜可用于探测波长从0.7微米～1000微米的红光以外的红外线。任何物体只要有温度，就会发射一定波长和一定温度的红外线。因此，红外望远镜在探测光学望远镜“看”不到的天体时，有其独到之处。
为更深入地探测宇宙奥秘，美国已计划于2007年发射新一代空间望远镜(NGST)，用于取代哈勃空间望远镜，其分辨率是哈勃的10倍。美国的空间干涉望远镜(SIM)也计划在2015年升空，其空间分辨率是哈勃的1000倍。这将使人类探索认知宇宙的能力迈上新的台阶。