Kaasaegsele astronoomiale ja kosmoloogiale on olulist mõju avaldanud 20. sajandi teisel poolel alanud ja plahvatuslikult arenenud kosmoseajastu. Arvestades Teise maailmasõja järgseid rahvusvahelisi suhteid ja tehnoloogilist võidujooksu, on kosmoselennud, -tehnoloogia ja teadusuuringud tihedalt seotud rekordite püstitamise ja küsimusega, „kes jõudis esimesena?”
- Esimene Maalt startiva keha orbitaalse liikumise matemaatiline kirjeldus – sir Isaac Newton, Printsiibid, Newtoni kahur, 1687.
- Esimene kosmoselifti idee – Konstantin Tsiolkovski, 1895.
- Esimene raketiteadlane – Konstantin Tsiolkovski, reaktiivaparaatidega kosmilise ruumi uurimise artikkel, 1898 (ilmus 1903).
- Esimene vedelkütusega rakett – Robert Goddard, 1927. Goddard oli paljudes asjades esimene, nende hulgas on mitmeastmeline rakett, güroskoopidega stabiliseerimine, mõõteriistadega raketikatsetus jpm.
- Esimesed kosmoseprogrammide juhid – Verner von Braun, saksa raketiteadlane Teise maailmasõja ajal, hiljem Ameerika Ühendriikide armees, 1960–1970 NASA direktor; Sergei Koroljov, Nõukogude Liidu raketikonstruktor ja kosmoseprogrammide juht, alustas raketiteadusega vangilaagris, oli veel aastaid pärast surma salastatud isik.
- Esimene Maa tehiskaaslane – Sputnik (kaaslane), Nõukogude Liit, 4. oktoober 1957.
- Esimene vaade Kuu tagaküljele – nõukogude automaatseade Luna-3, 7. oktoober 1959, vahetu pilgu Kuu tagaküljele heitsid Apollo 8 pardalt USA astronaudid, 21. detsember 1968.
- Esimene elusolend orbiidil – Nõukogude kosmoseprogrammi koer Laika jõudis orbiidile Sputnik-2-ga, ta pidas ametlikel andmetel vastu mõned päevad, aga võimalik, et vaid mõned tunnid, 3. november 1957.
- Esimesed kosmosest elusalt tagasipöördujad – Belka ja Strelka, nõukogude kosmosekoerte programmi suurim õnnestumine 19. august 1960. Strelka sai hiljem 6 kutsikat, kellest üks kingiti USA president JF Kennedyle.
- Esimene gammateleskoop orbiidil – NASA satelliit Explorer 11, aprillist novembrini 1961.
- Esimene inimene kosmoses – Juri Gagarin, 12. aprill 1962.
- Esimene väljumine avakosmosesse – Aleksei Leonov, 18. märts 1965.
- Esimene maandumine Kuul –Nõukogude kosmosesond Luna-2 jõudis esimese Maalt pärit esemena Kuule 14. septembril 1959, esimese pehme maandumise ja pildid Kuu pinnalt tegi Luna-9 3. veebruaril 1966.
- Esimene inimene Kuul – Apollo 11 maandus Kuul, 20. juuli 1969 kell 20:17:40 UTC. Neil Armstrong astus vasaku jalaga Kuu pinnale 21. juulil kell 02:56:15 UTC.
- Esimesed kuukivimid Maal – Apollo 11 astronaudid tõid Maale 22 kg kuukivimeid, enne seda olid nõukogude automaatjaamade katsed ebaõnnestunud. Esimese täiesti automaatselt võetud 101 grammise proovi tõi Kuult Luna 16 1970. aastal.
- Kõige kaugemal käinud inimesed – Ameerika kuuprogrammi avarii tõttu katkestatud lend Apollo 13 käis siiski Kuu taga ära ja kuna orbiidile polnud võimalik jääda, said neist Maalt kõige kaugemale jõudnud inimesed, 14. aprill 1970, 400 171 km Maast.
- Esimesed uurimisrobotid Marsil – nõukogude jaam Mars-3 maandus Marsil ja jõudis töötada 14,5 sekundit, 2. detsember 1971 kell 13:52 UTC. NASA Viking 1 ja 2 maandusid Marsil 1976 ja töötasid mitu aastat.
- Esimene automaatjaama maandumine Päikesesüsteemi välisosas – satelliidiga Cassini välja saadetud sond Huygens laskus Saturni kaaslasele Titanile, 14. jaanuar 2005.
- Kõige kaugemale jõudnud kosmoseaparaat – Voyager 1, 6. mail 2014 127,7 astronoomilist ühikut Päikesest, kaugenemise kiirus 17 km/s.
- Kõige sügavam vaade Universumi avarusse – Hubble’i kosmoseteleskoop XDF, vaade minevikku ligi 13 miljardi aastat. Kokkuvõte 10 aasta kaadritest avaldati 2012.
Eesti seosed kaasaegse astronoomia ja kosmoseuuringutega on kiiduväärselt tihedad ja pikaajalised. Olulisi seoseid teadusliku astronoomiaga võib välja tuua alates 19. sajandi algusest. Nimetamist väärivaid kohti, inimesi ja sündmusi on kahe sajandiga kogunenud päris pikk rida:
- 1810. aastal rajatud Tartu Tähetorn ja 1824. aastal paigaldatud suurepärane teleskoop võimaldasid F.G.W. Struvel määrata 1837. aastal Vega kauguse.
- Kundast pärit, Moskvas õppinud Eesti astronoom Ernst Öpik määras 1922. aastal oma meetodil Andromeda kauguse. 1930-datel ennustas ta komeedipilve paiknemist Päikesesüsteemi äärealal, uuris tähtede evolutsiooni, kinnitades, et tähtede kiirgus pärineb termotuumareaktsioonidest. Kahjuks pidi ta oma karjääri jätkama välismaal.
- Tartu Observatoorium viidi üle Toomemäelt Tõraverre 1964. aastal. Kosmoslendude ajastu oli just alanud ja Tõravere teadlased osalesid nõukogude kosmoseprogrammides vaatluste ja aparaadiehituse kaudu. Arendati sidemeid kosmoseteadlaste, -inseneride ja kosmonautidega.
- 1977. aastal Tallinnas toimunud teaduskonverentsil tutvustas Jaan Einasto galaktikate ja nende parvede ruumjaotustel põhinevat avastust, Universumi kärgstruktuuri. Tumeaine ja suurima kosmilise struktuuri avastuslugu on kokku võetud Einasto 2013. aastal ilmunud raamatus „Dark Matter and Cosmic Web Story”.
- Tartus ehitatud radiomeeter Faza töötas 1980-ndatel kuulsates orbitaaljaamades Saljut ja Mir.
Pisikeste kuubikujuliste nanosatelliitide ajastu andis võimaluse haridusliku ja teadusliku projekti ESTCube-1 käivitamiseks. Tudengisatelliit on andnud ainet paljudele teadusartiklitele ja selle toel on kaitstud teaduskraade. 7. mail 2013 orbiidile jõudnud satelliidi teaduslikus programmis on elektrilise päikesepurje komponendi katsetamine. ESTCube-1 on varustatud kaameraga. Esimene pilt Maast tehti 15. mail 2013, pildile jäid Vahemeri ja Sahara kõrb.
Hubble’i kosmoseteleskoop (HST - Hubble Space Telescope) ehk lihtsalt Hubble, on ilmselt tuntuim kosmiline vaatlusseade. Hubble’i projekti teoreetilise alguse võib ajalukku märkida aastakümneid enne tegelike kosmoselendude algust, kui suuri rakettmootoreid alles arvutati ja katsetati. 1968. aastal otsustas Ameerika Ühendriikide kosmoseagentuur (NASA) suure peegelteleskoobi Maa orbiidile viimise projekti käiku panna. Kosmoseastronoomia oli selleks ajaks juba tulemusi näidanud. Eelkõige oli orbiidilt mõõdetud Päikese, tähtede ja galaktikate ultraviolettkiirgust. Hubble’i nime sai rahvusvaheline teleskoobiprojekt 1983. aastal. Tegelik ehitus ja mitmesugused ettevalmistused kestsid paarkümmend aastat. Kosmosesüstikute programm, mille raames pidi ka teleskoop orbiidile jõudma, peatati vahepeal Challengeri katastroofi tõttu. Alles 1990. aasta märtsis tõsteti Hubble’i kosmosesüstik Discovery lastiruumist välja ja paigutati 612 kilomeetri kõrgusel orbiidile.
Mõne nädala jooksul selgus, et kuigi Hubble’i pildid on maapealsete teleskoopidega võrreldes väga head, ei ole võimalik saavutada planeeritud kvaliteeti. Uurimine näitas, et peapeegel oli vigane, täpsemalt 2,2 mikromeetri võrra liiga lame. Lõplikul poleerimisel kasutatud ülitäpses kontrollseadmes oli üks lääts paigaldatud 1,3 mm võrra valesti, seega oli saadud enneolematu 10-nanomeetrise täpsusega valesti poleeritud peegel. Kuigi NASA ja Hubble said mõneks ajaks ajakirjanduses ja popkultuuris naerualuseks, töötas Hubble algusest peale hästi, tegeldes nende ülesannetega, kus ilmnenud viga oli vähem häiriv.
Kohe pärast vea avastamist hakkasid astronoomid ja optikud otsima teleskoobi parandamiseks parimat lahendust. Orbiidil peeglit vahetada polnuks võimalik. Teleskoobi parandamiseks allatoomine olnuks liiga kallis. Otsustati valmistada lisaseadmed, millel oleks sama viga, mis peeglil, ainult „vastasmärgiga”. Hubble sai prillid ette 1994. aastal. Alates 2002. aastast on kõik uued seadmed varustatud oma korrigeeriva optikaga.
Hubble’i vaatlusandmete toel toimunud arengud astronoomias on muljetavaldavad. Kuigi tänapäeval Hubble’i tüüpi pikaajalist, vahetatavate seadmetega ja hooldatavat, Maa-lähedast optilist teleskoopi enam ehitama ei hakata, on selle mõju astronoomiale ja meie arusaamadele maailmast raske üle hinnata. Olgu siinkohal nimetatud ainult tähtsamad saavutused.
- Tsefeiidide (muutlike tähtede) kauguse mõõtmine, mis andis võimaluse täpsustada Hubble’i konstanti ja arvutada Universumi paisumist.
- Supernoovade otsing kaugetes galaktikates, mis võimaldas määrata Universumi tumeenergiast tingitud kiireneva paisumise määra ja täpsustada Universumi vanust.
- Galaktikate keskmes asuvate mustade aukude tuvastamine.
- Komeedi Shoemaker-Levy 9 tükkide langemine Jupiterile toimus mõni kuu pärast korrigeeriva optika paigaldamist. Hubble andis erakordselt hea pildi haruldasest komeedi kohtumisest planeediga. – Hubble’i andmed on aidanud leida eksoplaneete ja tekkivaid planeedisüsteeme (protoplanetaarseid kettaid).
- Hubble’i abil on vaadeldud kääbusplaneete Pluto ja Eris. Muu hulgas on leitud Pluto viies pisikaaslane.
- Arvatavasti tuntuimad Hubble’i saavutused on 1995. aastal tehtud Universumi süvavaade (HDF - Hubble Deep Field) ja 2003–2004 tehtud ülisügava välja vaade (HUDF - Hubble Ultra Deep Field). HUDF on kokku pandud 800 kaadrist, ja summaarset säriaega on üle 106 sekundi. Pisikesest taevaalast, vaid kümnendik täiskuu läbimõõdust, leiti üle 10 000 galaktika. 2012. aastal avaldati veel eriti sügav vaade Universumi kaugustesse (XDF - Hubble eXtreme Deep Field). See pandi kokku kümne aasta kaadritest, säriaeg on kokku umbes 23 päeva. Kuigi vaatlusala on veidi väiksem, leiti sealt veel 5500 galaktikat. Hubble vaatab minevikku, me näeme kõige kaugemaid objekte sellisena, nagu nad olid vaid 800 000 aasta vanuses Universumis.
Hubble’i hind on hirmutavalt kõrge. Kogu projekti maksumuseks aastani 2010 on arvutatud umbes 10 miljardit dollarit. Kas Hubble tasub end ära? Arvatavasti ei too Hubble kunagi tagasi kulutatud dollareid, nagu ka paljud teised kosmoseprogrammid, aga me oleme saanud vaadata Universumit sügavamalt, kui keegi oskas oodatagi. Hubble’i tulevik on teadmata. Kui osade parandamist, lisamist või asendamist hooldusreisidel poleks toimunud, oleks arvatavasti kõik olulised seadmed juba rivist väljas. Viimane hooldus, osade vahetamine ja uute vaatlusseadmete paigaldus 2009. aastal, peaks tagama toimimise 2014. aastani ja loodetavalt kauemgi. Kui aga Hubble’i orbiiti ei korrigeerita, kukub see Maale mingil ajal 2019. ja 2032. aasta vahel. Täpne aeg sõltub atmosfääri seisundist, mis on omakorda seotud Päikese aktiivsusega. Kuigi suurem osa teleskoobist peaks atmosfääri sisenemisel ära põlema, võib mingi osa peapeeglist ja selle tugikonstruktsioonist jõuda maapinnani. Hubble’il ei ole päris otsest järeltulijat. Süvakosmose uurimisel peaks tööd jätkama James Webb (JWST - James Webb Space Telescope), mis asub tööle Maast hoopis kaugemas ja külmemas kohas. JWST suudab loodetvalt vaadata veelgi kaugemale kui Hubble. Tegu on põhiliselt infrapunase kiirguse mõõtmistega, nähtava valguse spektrist paistab punane ja oranž osa.