Качество изображений, получаемых телескопом Hubble, недоступно наземным инструментам.
Наблюдения из космоса актуальны и для оптического диапазона, поскольку отсутствие атмосферы позволяет получать изображения очень высокого качества. Идеальным примером этого утверждения является работа космического телескопа Hubble. Этот инструмент оснащен 2,4-метровым зеркалом, совсем небольшим по земным меркам, однако по целому ряду параметров телескоп существенно превосходит наземные 10-метровые гиганты. Кроме того, Hubble проводит наблюдения в ближнем УФ- и ближнем ИК-диапазонах, что расширяет его возможности. Возможность ремонтировать и модернизировать инструмент во время специализированных миссий шаттлов позволила достичь очень большой продолжительности научной программы телескопа, что сделало Hubble одним из самых эффективных телескопов в истории. Правда, и самым дорогим (причем с большим отрывом).
Астрометрический спутник Gaia впервые позволит построить трехмерную карту половины нашей Галактики.
Качество изображений важно и для решения астрометрических задач – определения точного положения звезд и их изменений. Первым астрометрическим спутником был Hipparcos который позволил с помощью параллактического метода точно измерить расстояния до большого числа звезд в пределах примерно 1000 световых лет от Солнца. Новый космический аппарат Gaia должен решить эту задачу уже для половины Галактики – вплоть до расстояний почти 30 000 световых лет.
Массовое открытие экзопланет стало возможным благодаря работе спутника Kepler.
Отсутствие атмосферных мерцаний позволяет очень точно измерять блеск звезд и его вариации. Это стало ключевым моментом для обнаружения транзитных экзопланет и астросейсмологических исследований. Первым специализированным аппаратом для этих целей был европейский CoRoT (Convection, Rotation and planetary Transits – Конвекция, вращение и транзиты планет), а еще более эффективным является космический телескоп Kepler, который совершил настоящий прорыв, открыв более 1000 экзопланет и представив около 20 000 кандидатов для дальнейшего подтверждения и изучения.
Для решения некоторых задач требуется относительно быстрый доступ сразу ко всему небу. Хорошим примером такой задачи является изучение реликтового излучения: при наземных наблюдениях доступным оказывается лишь относительно небольшой участок неба, а для проведения полноценного анализа необходимо получить данные со всей небесной сферы. Поэтому именно серия спутников – COBE (Cosmic Background Explorer), WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe) и Planck – позволила получить важнейшие для космологии результаты.