Les ondes électromagnétiques étant la principale source d'information en astronomie, les télescopes et les détecteurs jouent un rôle important dans la collecte et l'analyse de ces ondes. Les télescopes plus grands collectent plus de lumière, permettant aux astronomes d'identifier et d'analyser des objets de très faibles luminosité. Les télescopes plus grands ont également un plus grand pouvoir de résolution, permettant aux astronomes d'étudier leurs objets cibles plus en détail. Alors que les premières observations astronomiques ont été effectuées en regardant directement à travers un télescope, les détecteurs permettent aujourd'hui aux astronomes de documenter leurs observations objectivement, à de nombreuses longueurs d'onde différentes.
En reliant de nombreux télescopes, les astronomes peuvent les faire fonctionner comme un seul grand télescope en utilisant une technique appelée interférométrie. La résolution des instruments combinés sera celle d'un seul télescope avec un diamètre égal à la plus grande distance entre deux des plus petits télescopes liés. Cela permet aux astronomes de voir des détails plus petits et plus fins dans les objets astronomiques ainsi que de distinguer entre des objets distincts, tels qu'une étoile et son système planétaire.
L’atmosphère terrestre absorbe le rayonnement de la plupart du spectre électromagnétique. Elle est transparente à la lumière visible, à certaines radiations ultraviolettes et infrarouges et aux ondes courtes, mais elle est opaque à la plupart d'entre eux. La plupart des bandes ultraviolettes et de grandes portions de lumière infrarouge, ainsi que les rayons X, ne peuvent pas pénétrer dans l'atmosphère. Pour cette raison, la plupart des télescopes qui captent la lumière autre que visible, radio et un plus petit nombre d'autres bandes de longueurs d'onde, doivent être placés dans l'espace. Bien que la lumière visible puisse être observée depuis la surface, la turbulence de l'atmosphère terrestre affecte la qualité des images, de sorte que certains télescopes optiques sont également placés dans l'espace.
Peu d'endroits sur Terre offrent des conditions d'observation immaculées associees aux hautes altitudes, avec absence de pollution lumineuse et transparence de l'atmosphère à certaines longueurs d'onde. Ces endroits peuvent souvent être hostiles, difficiles d'accès et généralement éloignés des établissements humains plus importants. Soit que les astronomes se rendent sur ces sites pour leurs observations, permettent à des opérateurs de télescopes locaux expérimentés de les effectuer pour eux, soit qu'ils utilisent des télescopes robotiques, qui sont exploités à distance.
Les relevés astronomiques ont commencé à produire de grandes quantités de données, et cela augmentera beaucoup au cours des prochaines années. Cette évolution est appelée «Big Data Astronomy», où l'accent est mis sur la recherche de nouvelles façons de stocker, livrer et analyser ces données. Cela a conduit au développement de divers projets de science citoyenne pour exploiter la capacité sagace de reconnaissance de formes des humains. D’un autre coté, les télescopes et les instruments modernes sont chers et leur construction nécessite une variété de compétences techniques. Dans cette ère de “Big Science”, ils sont généralement construits par des organisations internationales ou des consortiums impliquant de nombreux instituts astronomiques de différents pays.
Le traitement de vastes quantités de données provenant de simulations et d'observations nécessite des ordinateurs capables d'effectuer des simulations complexes en peu de temps. Les superordinateurs actuels peuvent effectuer de l'ordre de quelques centaines de quadrillions de calculs par seconde. Ces superordinateurs permettent aux astronomes de créer des univers simulés et de les comparer avec les observations de relevés à grande échelle.
Les données disponibles dans la plupart des observatoires professionnels sont accessibles au public. Au cours de leur carrière, les astronomes travailleront généralement dans différents pays. De grands projets astronomiques, de la construction de télescopes et d'instruments aux campagnes d'observation coordonnées, sont fréquemment entrepris en collaboration entre des chercheurs et des instituts de différentes nations. L'astronomie est mondiale et internationale. Nous sommes tous membres de l'équipage de «Spaceship Earth», sous un même ciel, explorant le cosmos.
Afin d'explorer et d'en savoir plus sur notre place dans l'Univers, nous avons envoyé des sondes robotiques dans tout le système solaire. Certaines de ces sondes orbitent autour de planètes, de lunes ou même d'astéroïdes, tandis que d'autres ont atterri sur de tels objets. Parmi les endroits du Système Solaire qui ont été visités (atterrissage, orbite ou survol) par des sondes robotiques, se trouvent toutes les planètes, les planètes naines Pluton et Ceres, notre Lune et d'autres lunes de Jupiter et Saturne, des comètes et des astéroïdes.
