与月亮和行星不同的是，恒星距离我们很远，以致我们无法亲自或者通过太空探测器去拜访它们。为了了解恒星、星云和星系，我们只能研究从这些遥远天体上发出来的光线。从1609 年尤其是伽利略的第一次发现之后，天文学家已开始使用望远镜来探索恒星。数个世纪以来，天文学家们制造了更大的望远镜来获取更多光线，以观察更遥远更暗淡的天体。更大的望远镜还能够提供更清晰的视野。天文学家如今在计划建造一种望远镜，其使用的反光镜是现在所有望远镜所用反光镜的4 倍到5 倍大。
　　谁是第一台望远镜的使用者
　　第一台望远镜于1608 年发明于荷兰。在1609 年7月之前，英国人托马斯·哈里奥特第一次使用望远镜观察了月球。但是伽利略是第一个发表用望远镜观察所获发现的人，并因此而出名。伽利略的小望远镜使用了一枚直径仅为37 毫米的小镜片，放大倍率只有实际尺寸的20 倍。如今大部分入门级望远镜都要比他用的这架好得多。


　　意大利望远镜 伽利略的第一台天文望远镜至今仍然存世，现存于意大利佛罗伦萨的一家博物馆内。
　　甚大望远镜
　　巨大的光学望远镜，例如欧洲的4 台甚大望远镜，都被建造在能够打开和旋转的天文台中，以便能够观测天空中的每个角落。
　　山顶望远镜
　　大型天文台都建造在高山上，目的是能够透过云层和避开大气层的模糊效应。冒纳凯阿是夏威夷的一座高耸的火山，世界上一些最大的望远镜都安置于此，比如图片前景中的双子望远镜。


　　双子望远镜
　　现今所有的大型光学望远镜都使用反射镜收集、汇聚光线。例如这台双子望远镜最大的单体反射镜，其直径可达8米—和一栋小房子差不多宽。更大的望远镜则使用由许多小型单元组合成的反射镜。


　　阿雷西博射电望远镜
　　世界上最大的射电望远镜位于美国波多黎各，其碟形天线直径为300 米—足以装下3个足球场。固定的碟形天线永远朝上指向天空。碟形天线上方有一个可移动天线，协助望远镜追踪天体。


　　可移动的碟形天线
　　天文学家可以利用巨大的碟形天线来记录来自太空的无线电波，比如使用位于美国新墨西哥州荒原的甚大天线阵（VLA）。这里的碟形天线和大部分射电望远镜的一样，能够对准天空的任何位置接收无线电波。27 架天线还可以沿着轨道（见下图）移动，构建了一个直径达数千米的巨大天文望远镜。


　　信号放大器
　　接受来自恒星的信号
　　射电望远镜使用金属碟形天线来接收无线电波，并将电波导至位于碟盘焦点处的接收天线。天线将电波转换为信号，信号在被放大和记录后，作为波谱或“电波”图像被显示出来。