天文学是一门基于观测的科学，天文学的发展在很大程度上依赖于新技术的发展和观测设备的能力。天文学发展的历史证明，天文仪器与技术的发展与人类对宇宙的认识的进步相互促进，每一次望远镜和仪器能力的提高，都会增进人类对宇宙的认识。光学波段观测是发展得最早，积累的信息最多，使用最成熟的波段。不仅大爆炸宇宙学的基础——哈勃定律就是由光学观测发现的；暗物质、暗能量也是由光学观测发现的；第一颗系外行星和已观测到的大量系外行星也是光学观测发现的。光学（包括近红外、红外）仍然是一个极重要的观测波段。从20世纪90年代初至2009年的20年间，全世界已陆续有14架口径8～10米的望远镜投入观测。这些望远镜均采用了新的技术：①主动光学技术。使突破口径大于6米的集光能力和角分辨率成为可能，包括薄变形镜面主动光学、拼接镜面主动光学技术。②干涉阵技术。在近红外波段获得大于望远镜口径限制的高分辨率。③自适应光学技术。克服大气气流的扰动，使望远镜和仪器的成像质量在近红外波段和有限的视场达到或接近衍射极限。④光学红外CCD探测器技术。⑤快焦比大镜面磨制和检测技术。⑥望远镜结构优化设计。⑦圆顶视宁度改善。这些新技术使得8～10米望远镜大大降低了造价；使得望远镜口径更大成为可能；使望远镜本身的成像质量提高一个数量级；使红外波段观测在一定范围的视场中达到衍射极限，分辨率提高至少10倍。

现代技术的发展已经使天文学进入到全电磁波段探测和研究的时代。21世纪天文观测设备发展的特点仍然是：①追求更高的空间、时间和光谱分辨率。新一代地基和空间观测设备使光学观测的空间分辨率将达毫角秒级。②追求更大的集光本领，以进行更深的宇宙探测。③追求更大的视场，特别是兼备大口径的大视场观测，以获得大的信息量和高的观测效率。

21世纪20年代人类将进入30米级极大口径望远镜时代。截至2022年，在研和计划的30米级极大望远镜有欧洲南方天文台的39米口径欧洲极大望远镜（E-ELT）；美国主导国际合作的30米望远镜（TMT）；美国联合澳大利亚的24.5米口径巨型麦哲伦望远镜（GMT）。中国也同样在21世纪初就预研究了30米口径的中国未来巨型望远镜（CFGT）的方案和关键技术。这些极大望远镜的共同特点是：①口径20～50米；②主镜都是用几百到一千块1～2米的子镜拼接，或更大的多镜面；③观测波段从紫外（UV）到中红外（0.3～25微米）；④有自适应光学系统，在近红外区达到衍射极限。

研制这些极大望远镜都需要发展如下新技术：①几百到千块1米至2米离轴非球面非圆形镜面磨制和检测；②大口径凸非球面副镜的磨制和检测；③高反射率耐用薄膜的镀膜；④几百到千块子镜的主动拼接控制及检测；⑤大口径快速倾斜镜；⑥大口径自适应镜面（或自适应副镜）；⑦多激光引导星系统（MLGS）多共轭的自适应光学系统（MCAO）；⑧类射电望远镜快焦比和高度轴低于主镜的高精度望远镜结构；⑨大惯量低固有频率的高精度低速跟踪控制系统。

同样的，极大望远镜的终端仪器也需要发展新技术，如：①大尺寸近红外探测器；②大尺寸中红外探测器；③先进的积分视场单元（IFU）的像切分器；④多目标光谱仪微光机电系统（MOEMS）多缝掩模；⑤大型体位相全息光栅；⑥大型浸入式硅光栅；⑦大口径透镜和滤光片。