Ввиду большой стоимости крупнейших телескопов и длительности их разработки и создания большое внимание уделяется модернизации и замене детекторов, используемых на них, а также совершенствованию алгоритмов обработки информации и составлению актуальных программ исследования. Суммарная стоимость детекторов различного типа (спектрографы, поляриметры и др.), используемых на крупных инструментах, может быть сравнима со стоимостью самого телескопа. Однако именно разработка новых детекторов и их регулярная модернизация помогают в течение десятилетий эффективно использовать большие инструменты.
Совершенно особое место в наблюдательной астрономии занимает Hubble Space Telescope («Хаббл»). Этот 2,4-метровый телескоп системы Ричи – Кретьена был выведен на орбиту шаттлом Discovery («Дискавери») в 1990 г. С тех пор оборудование на нем несколько раз обновляли, что позволило в течение десятилетий поддерживать работоспособность и научную конкурентоспособность инструмента. Благодаря работе телескопа вне пределов атмосферы на нем можно не только получать изображения высокой четкости, но и работать в ультрафиолетовом и ближнем инфракрасном диапазонах.
Существуют планы по созданию еще более крупных инструментов: следующее поколение наземных оптических телескопов будет иметь диаметр главного зеркала 25–40 м. Сейчас детально проработано три проекта, два из них находятся в стадии активного строительства. Эти большие телескопы должны начать научные наблюдения в 2020-е гг.
Первым новым крупным наземным инструментом, вероятно, станет Giant Magellan Telescope (GMT, Гигантский Магелланов телескоп). Его зеркало будет состоять из семи сегментов, каждый размером по 8,4 м. GMT будет установлен в Чили, в обсерватории Лас-Кампанас, и по плану войдет в строй в первой половине 2020-х гг.
Самый крупный инструмент следующего поколения – European Extremely Large Telescope (E-ELT, Экстремально Большой Европейский телескоп) Европейской южной обсерватории, который будет построен рядом с обсерваторией Паранал в Чили и введен в строй в середине 2020-х гг. Его сегментированное почти 40-метровое зеркало будет состоять из сотен отдельных управляемых элементов.
В 2020-е гг. будут введены в строй несколько телескопов диаметром 25–40 м.
Наконец, существует проект Thirty Meters Telescope (TMT, Тридцатиметровый телескоп), который планируется установить в 2020-х гг. в обсерватории Мауна-Кеа на Гавайях. Стоимость телескопов нового поколения составит около $1 млрд (за каждый).
Следующим большим космическим проектом должен стать James Webb Space Telescope (JWST). Его запуск намечен на 2019 г. JWST имеет раскладывающееся сегментированное зеркало диаметром 6,5 м и в первую очередь предназначен для работы в красной части видимого спектра и ИК-диапазоне. Стоимость таких космических проектов, как телескопы Hubble и James Webb, очень велика (с учетом многолетней эксплуатации – порядка $10 млрд), однако их научная отдача оправдывает вложенные средства.