Обсерватория Оже – крупнейшая современная установка для изучения космических лучей.
Другой проблемой изучения частиц самых высоких энергий является невозможность точного измерения энергии и определения природы частицы. Регистрация широкого атмосферного ливня не позволяет надежно определить, был ли он вызван протоном, ядром гелия, кислорода или даже железа. Определение энергии основывается на использовании компьютерных моделей, которые позволяют связать свойства детектируемых вторичных частиц или излучения с энергией материнской частицы, но точность этого не очень велика (особенно при наблюдении «воздушной флуоресценции»). Поэтому для изучения стараются одновременно использовать разные методы (оптика, регистрация мюонов, радиоволны).
Частицы с энергией выше 10>16–10>17 эВ в основном имеют внегалактическое происхождение.
В астрофизике космических лучей существует еще много нерешенных проблем. Кроме вопросов происхождения частиц сверхвысоких энергий и точного измерения их свойств сюда можно отнести проблему происхождения избытка позитронов, обнаруженного установкой PAMELA, многие вопросы, связанные с ускорением частиц в галактических источниках, а также гипотетическую возможность регистрации частиц странного (кваркового) вещества.
Для решения проблем планируется создание новых установок – и космических проектов (в том числе на МКС), и наземных обсерваторий. Крупной наземной установкой по оптическому наблюдению широких атмосферных ливней должен стать проект Cherenkov Telescope Array (CTA, Cеть черенковских телескопов), в первую очередь предназначенный для гамма-астрономии. В рамках этого проекта планируется построить две обсерватории в северном и южном полушариях, чтобы охватить все небо. В настоящее время в северном полушарии, в штате Юта, работает установка Telescope Array (TA, Сеть телескопов) площадью 700 км², которая является аналогом обсерватории Оже. В ней также использована гибридная система регистрации: 500 наземных сцинтилляционных детекторов и три станции для оптических наблюдений черенковского излучения и «воздушной флуоресценции». В России планируется запуск спутника «Гамма-400», а также идут работы по развитию проекта «Тунка» вблизи озера Байкал.
Существуют проекты регистрации оптического излучения широких атмосферных ливней из космоса. В этом случае можно будет просматривать колоссальную площадь (десятки процентов площади Земли), что позволило бы регистрировать редкие частицы еще бóльших энергий (если они существуют).