Kính viễn vọng quang học

Kính viễn vọng quang học chủ yếu dựa trên sự thu thập và xử lý ánh sáng.

Kính viễn vọng vô tuyến

Kính viễn vọng vô tuyến là các kính viễn vọng hoạt động với cơ chế như kính viễn vọng giao thoa hoặc kính viễn vọng phản xạ, trong dải sóng vô tuyến.

Kính viễn vọng vô tuyến được ứng dụng chủ yếu trong quan sát thiên văn và trong liên lạc thông tin trong công nghệ vũ trụ.

Đối với quan sát thiên văn, các kính viễn vọng quang học, trong ứng dụng quan sát bầu trời từ Trái Đất, chỉ dùng được trong những đêm bầu trời không có mây và ban ngày không quan sát được vì Mặt Trời chiếu sáng. Các kính viễn vọng vô tuyến có thể giúp vượt qua trở ngại này, do tín hiệu vô tuyến ít bị nhiễu hơn vào ban ngày và đi xuyên qua các đám mây.

Trở ngại chính của các kính viễn vọng vô tuyến là do bước sóng của sóng vô tuyến thường dài cỡ mét, để đạt độ phân giải cao, cần xây dựng các gương có đường kính khổng lồ. Cách giải quyết là dùng kỹ thuật của kính viễn vọng giao thoa, sử dụng những tín hiệu đồng bộ thu được từ những kính viễn vọng phản xạ nằm xa nhau. Khoảng cách lớn giữa từng kính viễn vọng phản xạ đơn lẻ có thể coi tương đương với "đường kính" của hệ các kính.

Ví dụ, một mạng lưới gồm 25 đĩa thu tín hiệu có đường kính chỉ 25 m, trải dài từ đảo Hawaii đến quần đảo Virgin, tương đương với một kính viễn vọng vô tuyến duy nhất có đường kính gần 8.000 km.

Một hạn chế khác của kính viễn vọng vô tuyến là sự nhiễu loạn do từ hoạt động của con người, kể cả việc sử dụng điện thoại di động. Một số kính được xây trong lòng một thung lũng để tránh nhiễu sóng, ví dụ như kính viễn vọng vô tuyến ở thung lũng Arecibo, Puerto Rico, có đĩa an-ten với đường kính 305 m.

Kính viễn vọng hồng ngoại

Kính viễn vọng hồng ngoại thường áp dụng thiết kế cơ bản của kính viễn vọng phản xạ, nhưng có một bộ phận ở tiêu điểm để chỉ ghi nhận tia hồng ngoại.

Các vật thể có nhiệt độ khoảng vài trăm độ K có bức xạ vật đen với cực đại thường nằm trong dải hồng ngoại. Do vậy kính viễn vọng hồng ngoại giúp quan sát các vật thể nóng ấm ở xa, đặc biệt là trong đêm tối, khi không có bức xạ hồng ngoại của Mặt Trời gây nhiễu. Kính viễn vọng hồng ngoại được ứng dụng trong quan sát trong ban đêm các sinh vật, người hay vật thể có nhiệt độ cao hơn hay thấp hơn môi trường; đặc biệt trong do thám quân sự.

Đối với quán sát thiên văn học, loại kính này có ít ứng dụng trên Trái Đất do, ngay cả vào ban đêm, tín hiệu đến từ không gian vũ trụ bên ngoài bị hấp thụ mạnh bởi khí quyển Trái Đất. Ngoài ra, tín hiệu còn có thể bị nhiễu do các nguồn nhiệt trên Trái Đất. Chúng được dùng nhiều hơn cho quan sát thiên văn từ không gian; thường kèm theo kỹ thuật loại bỏ bức xạ hồng ngoại nền của môi trường xung quanh. Bức xạ nền được thu riêng và ghi nhớ lại; sau đó hình ảnh không gian sẽ được trừ đi phần bức xạ nền. Kính viễn vọng hồng ngoại thường được giữ ở nhiệt độ rất thấp khi vận hành, để hạn chế bức xạ nền phát ra từ chính nó.

Kính viễn vọng tử ngoại

Kính viễn vọng tử ngoại cũng tương tự như kính viễn vọng phản xạ, nhưng các mặt gương được tráng thêm những lớp đặc biệt để phản chiếu tốt tia tử ngoại, đồng thời có các đầu thu nhạy với tia tử ngoại đặt tại phặt phẳng tạo ảnh của hệ gương.

Trong ứng dụng thiên văn học, do bầu khí quyển Trái Đất, đặc biệt là tầng ozon, hấp thụ mạnh tia tử ngoại, kính viễn vọng tử ngoại chỉ được ứng dụng với các trạm quan sát bên ngoài khí quyển Trái Đất. Các vật thể nóng khoảng trên 10.000 độ K trong vũ trụ thường phát ra bức xạ vật đen có cực đại tại vùng tử ngoại. Do vậy, kính viễn vọng tử ngoại cung cấp nhiều thông tin về các vì sao nóng (thường là sao còn trẻ). Tia tử ngoại cũng hay được phát ra từ những vùng khí xung quanh các thiên hà hay các thiên thể đang hoạt động mạnh.

Kính viễn vọng Hubble là một ví dụ về kính viễn vọng tử ngoại đã được phóng lên không gian, trở thành đài quan sát quay chung quanh Trái Đất.

Kính viễn vọng tia X

Kính viễn vọng tia X được đặt trên những vệ tinh phóng vào không gian để bắt lấy tia X phát ra từ những vật thể trong không gian. Năm 1999, hai kính viễn vọng tia X quan trọng được phóng, Chandra X-ray của NASA và XMM của Cơ quan Không gian châu Âu (ESA).

Vài kính viễn vọng quang tuyến X có thiết kế tương tự như kính viễn vọng phản xạ, có điều khác biệt là gương phản chiếu có hình thể gần như hình trụ thay vì là mặt thấu kính. Các tia X từ vật thể cần quan sát phóng đến gương và được phản hồi đến bộ phận thu thập tia X. Để ngăn chặn các tia X không xuất phát từ vật thể cần quan sát (do đó gây nhiễu), các bộ phận thu tia X được bao bọc bằng một ống chì có đặc tính thu hút tia X.

Kính viễn vọng tia gamma

Tia gamma là bức xạ điện từ với độ dài sóng ngắn hơn cả tia X. Vì tia gamma không thể thâm nhập bầu khí quyển của Trái Đất, phải đưa kính viễn vọng tia gamma vào không gian.

Vài hiện tượng phá hủy to tát nhất trong vũ trụ, như khi các vì sao trung tính va đập nhau hoặc lỗ đen, phóng ra không gian những tia gamma có năng lượng cao. Vào đầu thập niên 1990s, kính viễn vọng tia gamma Compton phát hiện những luồng tia gamma được phân bố đồng đều trong không gian. Vì sự phân bố này, có ý kiến cho rằng đó là kết quả của những hiện tượng lớn trong không gian, như việc va đập giữa hai vì sao trung tính, hoặc giữa một định vì sao trung tính và một lỗ đen.

Kính viễn vọng tia gamma gồm có 2 hoặc nhiều hơn bộ phận phát hiện tia gamma đặt thẳng hàng. Một bộ phận sẽ được kích động khi có một tia gamma chiếu đến cho dù theo góc độ nào. Để có thể quan sát những tia gamma chiếu từ một vật thể, cần có ít nhất 2 bộ phận phát hiện đặt theo một đường thẳng hướng đến vật thể này. Chỉ những tia gamma phát ra từ vật thể cần quan sát có thể đi xuyên qua các bộ phận phát hiện.