Исследование космоса с помощью высотных геофизических ракет имеет один существенный недостаток. Пребывание ракеты (а стало быть, и астрономических приборов) на максимальной высоте весьма кратковременно. Между тем в ряде случаев требуются наблюдения гораздо большей длительности. Отсюда и родилась идея о создании Орбитальных Астрономических Обсерваторий (ОАО).

Собственно, уже третий советский искусственный спутник Земли весом 1,3 г. нес аппаратуру для исследования микрометеоритов и космических лучей, а потому его можно считать предшественником будущих орбитальных астрономических обсерваторий. Тем более летающими обсерваториями можно было бы считать такие советские спутники, как 17-тонный «Протон-4». Однако в дальнейшем под ОАО мы будем понимать спутники, предназначенные только для астрономических исследований. С этой точки зрения первыми специализированными ОАО были американские спутники «ОСО-1» и «ОСО-2», выведенные на орбиты в 1964 и 1965 гг. Эти Орбитальные Солнечные Обсерватории (ОСО) получили новые данные о коротковолновом солнечном излучении, солнечных вспышках и космических радиоисточниках. Вес их аппаратуры не превышал 100 кг.

Американские ОСО запускаются на почти круговые орбиты высотой около 500 км. Основание ОСО имеет форму колеса и состоит из нескольких отсеков, несущих различную аппаратуру. Главная трудность в создании ОАО — обеспечение нужной ориентации спутника и сохранение этой ориентации достаточно продолжительное время. В американских ОСО устойчивость ориентации обеспечивается вращением колеса, основы станции, с угловой скоростью около 30 оборотов в минуту. Кроме спектрографов и других приборов на ОСО имеются специальные самописцы, предназначенные для хранения информации.