天文卫星，是对宇宙天体和其他空间物质进行科学观测的人造地球卫星。传统的天文观测都是在地面上由天文台利用各种天文仪器进行的。
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| 天文卫星 |
但是来自天体的辐射绝大部分被地球大气层所阻挡，很大部分的宇宙真相不能看到。天文卫星在离开地面几百千米或更高的轨道上运行，因为没有大气层的阻挡，卫星上所载的仪器能接收到来自天 体的从无线电波段到红外波段、可见光波段、紫外波段直到X射线波段和γ射线波段的电磁波辐射。天文卫星的观测推动了太阳物理、恒星和星系物理的迅速发展，并且促进了一门新型的分支学科—空间天文学的形成。
天文卫星的轨道多数为圆形或近圆形，高度为数百公里,但一般不低于400公里。这是因为太阳系以外的天体离开地球极远，增加轨道高度并不能缩短距离和改善观测能力，徒然增加运载器的运载能力。轨道太低时大气密度增加，卫星难以维持长时期运行。
天文卫星必须在广阔的宇宙空间找到所观测的特定天体，并把观测仪器指向这个天体，这就要求具有极为精确的定向能力和卫星姿态控制精度。已经发射的天文卫星的定向和控制精度已达到角分或角秒的数量级，比其他卫星的定向精度高几十倍甚至上千倍。一些巡天测绘的天文卫星往往是自旋的，对控制的要求并不高，但仍然要求具有很高的定向能力。因此，天文卫星通常利用太阳和其他恒星位置作为定向的参考基准。在卫星上装有星敏感器、星图仪等高精度的测量仪器，把测到的星图与标准星图进行比较，以确定和计算方向。
天文卫星在结构上必须有很高的安装精度和结构稳定性。有些天文卫星装有光学望远镜，结构热变形必须降低到最小才能保证观测精度，因此结构设计和选材要求很高。天文卫星的观测数据输出量大，卫星控制复杂，往往需要使用卫星上电子计算机来进行信息处理和操作控制。
第一颗专门用于γ射线天文观测的卫星是1972年发射的“小型天文卫星”2号(SAS-2)。用于红外天文观测的卫星发射得较晚，1983年初才发射了第一颗红外天文卫星(IRAS)。世界各国已经发射了许多天文卫星。
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美国在60～70年代发射过 3个系列的轨道观测台类型的天文卫星，它们是：“轨道太阳观测台”，“轨道天文台”，“高能天文台”。此外，美国和联邦德国正在联合研制一颗“空间望远镜”天文卫星。它的主体是一个直径2.4米的反射式光学天文望远镜,观测波长范围从近红外直到远紫外，可能观测到的宇宙距离比地面上最大的光学望远镜观测到的距离还远许多倍。