虽然它本身不一定具备推进或者着陆系统，但是却拥有和其他航天器的接口以进行人员输送轮换和物资补给。经过多年的发展，空间站已经从单个轨道舱体发展成由多个轨道舱体组合而成的联合体。

相对于人造卫星和载人飞船，空间站内部容积大，在轨停留时间长，实验条件相对完备，能够进行多门类科学观测和实验，包括空间微重力环境影响下的医学、生物学、工程学等，当然也包括天文学。对于天文学家来说，无大气干扰的外太空环境、充足的资源供给以及相比其他无人航天器来说方便易维护的基本条件，都是空间站作为天文观测平台的诱人之处。从早期的试验性质的单舱型空间站开始，到现在多舱积木和桁架构型的空间站上，都不断的有从光学到高能射线和高能粒子等各种类型的天文观测设备搭载工作。

苏联/俄罗斯方面，从20世纪70年代的礼炮（Salyut）系列空间站到1986年发射的和平号（Mir）空间站，搭载的猎户座1号（Orion 1 Space Observatory），MKF-6M和量子1号（Kvant-1）天文物理舱等天文仪器包，获得了丰富的从X射线到亚毫米波宽波段的观测数据。而1973～1974年美国发射的天空实验室（SkyLab）搭载的阿波罗望远镜（Apollo Telescope Mount），也通过航天员的手动操作在软X射线、紫外和可见光波段对太阳进行成像观测。

2000年发射，截至2023年仍在运行的国际空间站（International Space Station）是人类拥有过的规模最大的空间站（图1），预计其工作至2030年。在国际空间站上搭载和开展了多项天文观测实验，包括阿尔法磁谱仪实验、全天X射线成像监测器（Monitor of All-sky X-ray Image）、量能器电子望远镜等，取得了一系列丰富而重要的成果。

图1 国际空间站

中国空间站的建设起步较晚，2011年才发射了第一个小型试验性空间站天宫一号。但搭载天文观测设备的研制并不落后，2016年发射的天宫二号上就搭载了中欧科学家共同研制的γ暴偏振探测仪POLAR，其观测结果和研究已经走在了γ暴偏振研究的国际前列。2021年4月29日，中国空间站天和核心舱发射升空，2022年7月24日，问天实验舱发射升空，2022年10月31日，梦天实验舱发射升空，中国空间站全面建成。而未来将独立伴飞的中国巡天空间望远镜（图2）预计2024年升空，主镜口径2米，视场将有望超过哈勃望远镜300倍，研究宇宙加速膨胀的机理和暗能量本质，检验宇宙学模型，研究暗物质属性、银河系三维结构以及恒星、黑洞、星系、类星体等多种天体的形成与演化的规律。

图2 与中国空间站伴飞的中国巡天空间望远镜