Pour résoudre définitivement les problèmes dus à l'atmosphère, des instruments d'observation ont été envoyés dans l'espace. Le télescope spatial le plus célèbre est The Hubble Space Telescope, envoyé par la NASA en avril 1990 et qui orbite à 590 km au dessus de nos têtes. Ce télescope est libéré de la contrainte de l'atmosphère, il peut donc faire des observations et prendre des photographies de très bonne qualité puisque la lumière des astres arrive directement sur son miroir primaire, sans être déformée ou déviée préalablement. Hubble est aussi libéré de la contrainte de la rotation de la Terre, il peut donc observer tout le ciel à n'importe quel moment, ce qui n'est pas possible sur Terre : car la durée de la nuit est limitée. De plus, sur Terre, les objets observables changent en fonction de l'hémisphère et de la période de l'année.

 

Cependant, Hubble possède tout de même quelques contraintes techniques. Premièrement, sa masse et sa taille : en effet, un objet envoyé dans l'espace ne peut dépasser une masse et une taille maximale liés à la puissance du lanceur. Cela a pour conséquence de limiter par exemple les instruments embarqués sur Hubble : il ne peuvent pas être massiques et ne sont donc pas aussi perfectionnés que ceux utilisés par les astronomes sur Terre. Au nombre de six, ces instruments permettent d'effectuer des observations dans le visible, l'ultraviolet et l'infrarouge et de restituer soit des images, soit des spectres électromagnétiques. Les instruments ajoutés à la structure portent la masse du télescope à 11000 kg. La masse définit aussi la taille du télescope : le miroir d'Hubble ne fait que 2,4 mètres de diamètre (avec une focale de 57,6 mètres) et son tube mesure 6,4 mètres. La taille de son miroir primaire est bien moindre que celui des télescopes terrestres récents qui vont jusqu'à 10 mètres de diamètre. Cependant, comme il est placé au-dessus de l'atmosphère, sa résolution est bien plus importante que celle des télescopes terrestres.