Il telescopio Hubble in orbita.

L'atmosfera terrestre, anche se è trasparente alla luce visibile, assorbe la maggior parte delle "radiazioni elettromagnetiche" che appartengono alla stessa famiglia della luce: una parte degli infrarossi (IR), tutti gli ultravioletti (UV), i raggi X e i raggi gamma. Inoltre, anche nella banda visibile, le fluttuazioni dell'atmosfera (simili a quelle che fanno scintillare le stelle in cielo) degradano le immagini prese con un telescopio a forte ingrandimento. Il telescopio Hubble, in orbita bassa attorno alla Terra, supera queste limitazioni, nella banda visibile e in parte di quella UV.

    Recentemente, in una occasione molto celebrata, il telescopio Hubble è rimasto puntato verso la stessa posizione del cielo boreale per 10 giorni, ottenendo una immagine nitidissima di oggetti talmente deboli da non poter essere osservati in altro modo, per lo più galassie lontanissime. È stato così clamoroso il successo di questa osservazione, che in tempi ancora più recenti è stata effettuata una seconda esposizione del "cielo profondo" di durata simile, vicino al polo sud celeste. La NASA sta ora progettando un "telescopio spaziale di nuova generazione" (TSNG) da essere posizionato in orbita, nel punto lagrangiano L2.

Nella banda ultravioletta, il telescopio Hubble è stato preceduto dalla sonda olandese-americana "International UV Explorer" (IUV), un telescopio in orbita geostazionaria usato in modo telecomandato dagli astronomi di varie parti del globo, come se fosse un telescopio situato sulla superficie terrestre. Inoltre, il "Satellite per Astronomia nell'Infrarosso" (IRAS, Infra-Red Astronomy Satellite) ha osservato il cielo nella banda spettrale infrarossa, e sono stati particolarmente rilevanti i suoi studi sulla "radiazione cosmica di fondo", un residuo lasciato dal "Big Bang", con cui sembra che abbia avuto origine l'universo. L'IRAS era raffreddato mediante un contenitore di elio liquido, opportunamente isolato, che è durato diversi mesi.

Vari osservatori di raggi X in orbita hanno esaminato e studiato le sorgenti celesti di raggi X. Il più recente è stato il satellite europeo "Rosat" (Roentgen Satellite) che deve il suo nome a colui che scoprì i raggi X, un secolo prima del lancio di questo satellite in orbita. Ad un'altra grande "Apparecchiatura per l'Astrofisica Avanzata dei raggi X" (AXAF, Advanced X-Ray Astrophysics Facility) è stato dato il nome Chandra, il nomignolo con cui era noto l'illustre astronomo Subrahmanyan Chandrasekhar. Fu messo in orbita dalla NASA nel maggio 1999, dopo aver posposto il suo lancio, previsto per gennaio, per una revisione completa dei circuiti di bordo. Un altro osservatorio europeo, il Beppo SAX (che deve il suo nome al fisico italiano Giuseppe "Beppo" Occhialini), ha contribuito a localizzare la prima sorgente visibile corrispondente all'emissione di raggi X e raggi gamma. L'Osservatorio di Raggi Gamma Compton ha osservato l'inizio di un tale evento e ha fornito la prova che le sorgenti di queste emissioni esplosive sono estremamente lontane, e che quindi rappresentano degli eventi legati a una improvvisa ed immensa emissione di energia nell'universo primordiale.

Alcuni satelliti sono specializzati nell'osservazione del Sole, come il satellite giapponese Yohkoh e quello della NASA SOHO. Yohkoh ha ottenuto eccezionali immagini del Sole nella banda dei raggi X, mentre il SOHO osserva le lievi oscillazioni dell'intera forma del Sole, cioè i "terremoti solari" che ci forniscono informazioni sull'interno invisibile del Sole. Sono state anche osservate le "emissioni di massa della corona" dirette verso la Terra. Si tratta di eruzioni che arrivano sulla Terra dopo alcuni giorni, provocando delle tempeste magnetiche.