1609年，天文学家伽利略制成了口径4.4cm的望远镜，并用它来观测月亮、太阳、恒星和银河系。这是世界上第一台有科研产出的天文望远镜，伽利略用它发现了木星的卫星，并测定了太阳黑子周期。工欲善其事，必先利其器。由于望远镜在天文学研究中起着举足轻重的作用，那如何加大清晰度，自然成为了科学家们需要攻克的难题。随着对望远镜光学原理的了解，科学家们总结出了影响望远镜分辨率的主要因素：口径。
望远镜的口径越大，收集光的能力越强，能够捕获的信息就越多。以物理学家瑞利命名的公式清楚地表达了光学系统孔径与分辨本领的关系。公式看不懂没关系，它想说的其实就是，望远镜的口径越大，望远镜的分辨力越高，能够观察到的细节也就越多。随着技术的进步，天文界制造地望远镜口径也越来越大。1789年，英籍德国人威廉-赫歇尔制成了口径为1.22米的反射式望远镜。
1975年，苏联建造的六米口径反射式望远镜BTA-6正式亮相，它是当时世界上最大的望远镜。但在实际操作中，BTA-6的观察结果和一米口径望远镜的观察结果相差无几。尽管BTA-6拥有巨大的口径，大气湍流仍然牢牢限制着它的观测能力。大气湍流导致光线在穿过大气时发生扭曲，使得望远镜观察到的图像质量大打折扣。起初，为了尽量减小大气湍流带来的影响，科学家们选择在大气条件比较好的地方建造望远镜。
BAT-6在建造前，十六支探险队被派往苏联的各个地区，最终选址在海拔2070米的北高加索山脉。目前，世界上比较重要的天文台几乎都位于夏威夷、加那利群岛等大气条件比较好的地方。尽管如此，大气湍流对观测带来困扰仍然是无法避免的。饱受折磨的科学家们心想：大气湍流不是把光线给弄扭曲了吗？那能不能把光再给“扭”回来呢？在这个思想的启发下，自适应光学利用技术应运而生。
早在1953年，科学家就提出了自适应光学的概念，但在概念提出后数十年才真正获得突破。自适应光学的核心是，可变形的镜面，以及探测光波扭曲情况的夏克-哈特曼波前传感器。利用可变形的镜面来矫正大气湍流导致的畸变，从而大大提高光学系统的性能。可是镜子要如何变形？其中一种思路是，制造一块非常薄的镜面，在镜面背后施加压力，促使镜面变形。
比如，欧航局的VLT巡天望远镜里边的变形镜系统就是这样的：上边密密麻麻的小孔会安装一个个的小驱动器，然后再覆盖上一片非常薄的镜片，驱动器会带动镜片发生形变。装备自适应光学系统的望远镜工作时，望远镜会朝着天空发射激光。这束激光的作用是测量大气湍流带来了多少畸变，测得的数据是变形镜变形的参考依据。变形镜在一秒内可以调整上百次形变来应对不断变化的大气湍流。
解决了大气湍流这一难题后，天文界呈现出一番“做大做强，再创辉煌”的景象。已建成的大型望远镜有：位于太平洋夏威夷岛上直径10米的凯克望远镜；位于西班牙拉帕尔玛岛上直径10.4米的加那利大型望远镜；位于南非天文台直径11米的萨尔特望远镜。这几大望远镜之间堪称是诸神争霸，实力相当。目前，计划建造还有直径30米的TMT望远镜，等效直径21.4米的巨型麦哲伦望远镜以及直径达42米的ELT望远镜。
自适应光学的出现，不仅对天文界做出了巨大的贡献，它在其他领域也得到了广泛的应用。在医学成像设备上，自适应光学应用使我们能够获得更加清晰的人眼组织结构图像，推动了医学的进步；在人类未来最理想能量来源——核聚变领域，自适应激光光学能够产生质量更好的激光光束，为人类能源未来提出新可能。除了自适应光学系统，还有一种更直接的消除大气湍流的方法——去太空。
哈勃望远镜是人类拥有的第一台在大气层外工作的望远镜，它的口径是2.4米。由于它位于大气层之上，不会受到大气湍流的影响。哈勃望远镜的出现成功弥补了地面观测的不足，帮助科学家解决了许多天文学上的基本问题，也让人类对天文物理有更多的认识。前不久升空的詹姆斯-韦伯望远镜（JWST）是太空望远镜的新任王者。相比于哈勃望远镜2.4米的口径，它不仅口径更大（6.5米），而且还装备了自适应光学系统。
受制于火箭尺寸，JWST的镜面并不是一块整体，而是十八块六角型的镜片拼装组成。望远镜主镜面以折叠的方式进入太空，在太空中展开，利用自适应光学系统纠正不同镜片的位置偏差。为了避免太阳对观测的影响，JWST还特意跑到150万千米远处的第二拉格朗日点去进行观测。在建的太空望远镜中，还有中国科学院长春光机所设计制造的巡天空间望远镜。预计在2024年，巡天空间望远镜将发射升空并与天宫号空间站共轨运行。
中国科学家们还在研究在轨制造并组装望远镜的方案，弥补火箭装载能力有限的不足。也许不久以后，我们就会拥有在太空中工作的30米直径太空望远镜了。大型天文望远镜堪称人类智慧与现代科技的集大成之作。人类对太空的不舍追寻，推动了天文望远镜技术的不断进步。而人类对宇宙的探索，也将一直进行下去。