高空观测宇宙线[1]运载高空观测仪器的手段有飞机（飞行高度10～20千米）、气球（飞行高度30～50千米，见彩图）、火箭和人造卫星（远离大气层）。初级宇宙线（日地空间物理主要通过对它的研究）主要是各种原子核，研究中观测的物理量主要是它们的电荷、速度、能量及其含量丰度以及它们与靶物质的核作用过程和截面等。一般用切伦科夫计数器、闪烁计数器或固体径迹探测器测定粒子的速度和电荷，用量能器和径迹室测量粒子的能量和次级粒子的径迹。图1是一个在气球上观测初级宇宙线的例子。图中1是气体切伦科夫计数器,测量粒子能量；2和6是固体介质（1厘米厚塑料和聚四氟乙烯）切伦科夫计数器，测量粒子电荷；3～5是由有机玻璃、铁板和正比计数器组成的粒子描迹仪；7是由乳胶叠、X射线感光片和塑料径迹探测器片组成的量能器；8是闪烁计数器,与切伦科夫计数器联合做记录触发并测量次级粒子爆。整个装置观测能量范围为(2～100)×10电子伏。
天体物理观测内容包括天体发射的射线(主要是X、γ射线)强度及其随时间的变化、能谱、射线源的位置和线度等。强度和能谱的测量,按能量的高低不同,常采用多丝正比室、半导体探测器、 闪烁计数器〔NaI（Tl）、CaI(Tl)〕、火花室和漂移室等加上金属准直器组成射线望远镜。例如图2是中国在气球上观测中子星X射线的望远镜。主晶体CaI(Tl)用于探测中子星的硬X 射线（30～300千电子伏）、NaI(Tl)晶体用于屏蔽散射和反照的γ射线本底，塑料闪烁体用于屏蔽带电粒子，两者均为主动式屏蔽，铅锡铜的井型夹层和铜片准直器用于限制视场角和作被动式屏蔽，三种闪烁体的闪烁光都用同一个光电倍增管测量，用电子学脉冲形状鉴别方法鉴别来自三种闪烁体的信号并做分别处理。测量的有用信号数字化后送到调频系统，经调制发回地面接收，解调后送微型计算机处理。
