望远镜分辨遥远天体的能力叫作角分辨率。这个角度越小，望远镜就看到越微小的细节。望远镜的反射镜(对于射电望远镜来说就是它们的抛物面天线)的直径越大，观测的辐射的波长越短，分辨率就越高。所以，望远镜的个头越大越好，尤其是对于射电望远镜来说。光学望远镜观测的是可见光，波长大约是几百纳米。而射电望远镜观测的无线电波的波长从1毫米到10米不等，是可见光波长的上万倍甚至上千万倍。因此，射电望远镜如果想在分辨率上跟光学望远镜一较高下，天线的直径必须非常大。

天文学家建造了一些拥有巨大抛物面天线的望远镜，比如位于波多黎各的阿雷西博射电望远镜，其天线直径达1000米。这面巨大的天线不能移动，躺在山间的洼地中，靠调节接收器的位置来改变望远镜观测的天区。而对于追求更高分辨能力的天文学家来说，这样的望远镜仍是远远不够用的，但建造更大的望远镜显然不太现实。幸运的是，天文学家找到了另一种手段。他们可以把数个望远镜组成的阵列当作一个超级巨型望远镜来使用。每个望远镜都相当于一个超级抛物面天线上的一个点，从这些点上取得的数据组合起来，就能得到相当于完整天线得到的图像。

这种阵列中的望远镜互相间隔着相当长的距离。因此，来自天体的无线电信号抵达每个望远镜的时间有着些微的差异，不同望远镜接收到的信号不尽相同。利用地球自身的转动，或是直接移动望远镜改变它们的位置，还可以得到更多不同的信号。把这些信号传输进计算机，通过特别的数学方法进行处理，就可以得到天体在无线电波段的图像了。望远镜阵列的分辨能力相当于一个直径等于望远镜间最大距离的巨大望远镜。

这种技市让射电天文学家不再受制于单个望远镜的大小，他们建成了一些天线阵，例如27台望远镜组成的甚大阵(VLA),望远镜间的最大距离可达36千米。而这样建在一个地点的天线阵仍不能完全满足天文学家对“大”的追求，他们把分布在地球各处的射电望远镜连接起来，进行甚长基线干涉测量(VLBI),组成最大尺寸相当于地球直径的庞大望远镜。而为了获得更高的分辨率，天文学家还把射电望远镜送入了太空，把VLBI组成的超级望远镜的口径扩展得更大。