由于科学目标的不同，有时也会同时携带光学等其他波段的探测器。同样，在主要研究其他波段的卫星上有时也会携带X射线探测器。由于X射线很容易被地球大气所吸收，X射线天文卫星是获得天体X射线性质的最主要设备。
主要任务是测量地球与金星之间磁场分布的先驱者5号（Pioneer 5）是第一颗观测到太阳X射线辐射的卫星。1962～1975年，美国发射了轨道太阳观测台1号（OSO-1）到轨道太阳观测台8号（OSO-8），用于观测太阳的紫外、X射线和γ射线辐射。1970年，美国发射了第一颗X射线卫星乌呼鲁（见乌呼鲁X射线卫星），取得了一系列成就，包括发表了第一个X射线源表、一系列X射线双星，第一个黑洞候选体天鹅座X-1等。截至2020年，全世界X射线卫星的数目超过30个。其中部分重要卫星的主要特征参见下表：
卫星 | 国家/机构 | 运行时间 | 探测器 | 能量范围 （keV） | 有效面积 （cm2） | 视场 | 空间分辨 |
乌呼鲁（Uhuru；SAS-1） | 美国 | 1970～1973 | PC1 | 2～18 | 840 | 1°×10° | 2′～1° |
PC2 | 2～18 | 840 | |||||
小型天文卫星3号（SAS-3） | 美国 | 1975～1979 | 0.1～60 | ||||
高能天文台1号（HEAO-1） | 美国 | 1977～1979 | 0.2～10000 | ||||
爱因斯坦天文台（HEAO-2） | 美国 | 1978～1981 | 0.2～20 | ||||
伦琴X射线天文台（ROSAT） | 美国 | 1990～1999 | PSPC | 0.2～2 | 250 | 2° | 30＂ |
HRI | 0.2～2 | 80 | 40′ | 2＂ | |||
WFC | 0.04～0.2 | 10 | 5° | 3′ | |||
罗西X射线时变探测器（RXTE） | 美国 | 1995～ | PCA | 1～20 | 7400 | 1° | 1° |
HEXTE | 12～60 | 1000 | 1° | 1° | |||
贝波X射线天文卫星（BeppoSAX） | 意大利 | 1996～2003 | MECS | 1.3～10 | 450 | 0.5° | 1.2′ |
HPGSPC | 4～120 | 260 | 1.1° | - | |||
PDS | 15～300 | 600 | 1.3° | - | |||
格雷尔斯雨燕天文台（Swift） | 美国 | 2004～ | BAT | 15～150 | - | 60°×100° | 17′ |
XRT | 0.2～10 | 110 | 23′ | 18＂ | |||
钱德拉X射线天文台（Chandra） | 美国 | 1999～ | ACIS-I | 0.2～10 | 600 | 16′ | 0.5＂ |
HRC | 0.2～10 | 250 | 40′ | 0.5＂ | |||
LETG/ACIS | 0.2～10 | 100 | - | 0.5＂ | |||
HETG/ACIS | 0.4～10 | 40 | - | 0.5＂ | |||
XMM-牛顿望远镜 | 欧洲 | 1999～ | EPIC-MOS | 0.2～12 | 800 | 30′ | 6＂ |
EPIC-PN | 0.2～15 | 1000 | 30′ | 6＂ | |||
RGS | 0.3～2.5 | 150 | - | 6＂ | |||
格雷尔斯雨燕天文台（Swift） | 美国 | 2004～ | BAT | 15～150 | - | 60°×100° | 17′ |
XRT | 0.2～10 | 110 | 23′ | 18＂ | |||
朱雀号 | 日本 | 2005～ | XIS | 0.3～10 | 1360 | 18′ | 2′ |
HXD | 15～200 | 200 | 34′，4° | - | |||
核分光望远镜阵（NUSTAR） | 美国 | 2012～ | 3～79 | 12′ | 12.3＂ | ||
硬X射线调制望远镜（慧眼） | 中国 | 2017～ | LE | 1～12 | 384 | 1′ | |
ME | 8～35 | 952 | 1′ | ||||
HE | 20～350 | 5100 | 1′ | ||||
X射线-γ射线谱天文卫星（SRG） | 德国 俄罗斯 | 2019～ | eROSITA | 0.3～10 | 2400 | 1° | 16＂～18＂ |
ART-XC | 5～30 | 450 | 36′ | 30＂ | |||
X射线偏振成像探测器（IXPE） | 美国/意大利 | 2021 | 2～8 | >11′ | <30＂ | ||
爱因斯坦探针（EP） | 中国 | 预计2023年11月发射 | WXT | 0.5～10 | 3（7） | 60° | 5′ |
FXT | 0.5～10 | 100 | 38′ | 2′ | |||
增强型X射线时变与偏振空间天文台（eXTP） | 中国 | 预计2027年发射 | SFA | 0.5～20 | 5000 | - | - |
PFA | 2～10 | 1000 | - | - | |||
LDA | 2～30 | 30000 | - | - | |||
WFM | 2～50 | 3.2sr | 1′ |
中国自20世纪70年代开始也开展众多X射线探测计划，截至2022年，所有开展与计划的X射线空间探测实验如表2所示：
起止时间 | 名字 | 描述 |
1971～1979 | 实践一号卫星 | 太阳软X射线 |
1983～1990 | 香河气球地面站 | 高空X射线观测 |
2001 | 神舟二号 | 中国自己研发的三台X射线探测器，观测太阳硬X射线 |
2017～ | 硬X射线调制望远镜卫星 （HXMT） | 中国首颗空间X射线天文卫星，1～250keV，黑洞、中子星 |
2018～ | 极光计划X射线偏振探测器 （Polarlight） | 第一个空间天文软X射线偏振专用探测器 |
2022～ | 先进天基太阳天文台 （Advanced Solar Observatory-Space; ASO-S） | 太阳硬X射线成像仪，30～200keV。观测耀斑和日冕物质抛射 |
计划2023年发射 | 空间暂现源观测任务 （Space Variable Objects Monitor; SVOM） | X射线成像仪ECLAIRs，软X射线望远镜 探测γ射线暴X射线余晖 |
| 计划2023年发射 | 爱因斯坦探针 （Einstein Probe; EP） | 宽视场软X射线成像望远镜WXT：0.5～4keV 后随X射线成像望远镜FXT 时变天文研究 |
计划2027年发射 | 增强型X射线时变与偏振探测卫星 （enhanced X-ray Timing and Polarization satellite; eXTP） | 中国计划中的大型旗舰机空间天文台，观测黑洞、中子星，理解极端引力、磁场、密度/能量的极端物理规律 |
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