궤도 천문대(軌道天文臺, Space Observatory)는 지구 대기의 영향을 받지 않고 천체를 관측하기 위해 인공위성이나 우주 정거장 등의 궤도상에 설치된 천문 관측 시설이다. 지구 대기는 특정 파장의 전자기파를 흡수하거나 산란시키기 때문에 지상 천문대에서는 관측할 수 없는 파장 영역의 천체를 관측하는 데 필수적이다. 특히 X선, 감마선, 자외선, 적외선 등은 지구 대기를 통과하기 어려워 궤도 천문대를 통해서만 정밀한 관측이 가능하다.
궤도 천문대의 장점은 다음과 같다.
- 대기 간섭 제거: 지구 대기의 흡수, 산란, 대기 요동 등의 영향을 받지 않아 선명하고 정확한 관측이 가능하다.
- 전 파장 영역 관측: 가시광선뿐만 아니라 X선, 감마선, 자외선, 적외선 등 모든 파장 영역의 천체를 관측할 수 있다.
- 낮/밤 제약 없음: 지구 자전에 영향을 받지 않아 24시간 연속 관측이 가능하다.
대표적인 궤도 천문대로는 허블 우주 망원경(HST), 제임스 웹 우주 망원경(JWST), 찬드라 X선 관측선 등이 있다. 허블 우주 망원경은 가시광선, 자외선, 근적외선 영역의 천체를 관측하며, 제임스 웹 우주 망원경은 주로 적외선 영역의 천체를 관측한다. 찬드라 X선 관측선은 X선 영역의 천체를 관측하여 블랙홀, 초신성 잔해 등의 고에너지 천체 현상을 연구하는 데 활용된다. 궤도 천문대는 천문학 연구의 중요한 도구로서 우주의 기원과 진화, 외계 행성 탐색 등 다양한 분야에서 획기적인 발견에 기여하고 있다.