哈勃空間望遠(yuǎn)鏡（英語：Hubble Space Telescope，縮寫：HST），又名哈勃太空望遠(yuǎn)鏡。哈勃望遠(yuǎn)鏡以天文學(xué)家愛德文·哈勃（Edwin Powell Hubble）的名字命名，是大型軌道天文臺計(jì)劃的第一顆衛(wèi)星，也是美國航空航天局（NASA）的三大天文臺之一，它們分別工作在不同的波段，每臺望遠(yuǎn)鏡都為各自的領(lǐng)域做出了重要的貢獻(xiàn)。
哈勃空間望遠(yuǎn)鏡的歷史可以追溯至1923年提出的空間望遠(yuǎn)鏡概念。1946年，美國天文學(xué)家萊曼·史匹哲（Lyman Spitzer）強(qiáng)調(diào)了在太空中安置望遠(yuǎn)鏡的優(yōu)勢。20世紀(jì)70年代，美國國家航空航天局（NASA）開始規(guī)劃“大型太空望遠(yuǎn)鏡”，但由于成本問題，項(xiàng)目曾一度停滯。1978年，得益于歐洲航天局和合作伙伴的支持，項(xiàng)目獲得美國國會撥款并重啟。1982年，望遠(yuǎn)鏡以愛德溫·哈勃命名，原定1983年發(fā)射，但因技術(shù)和資金問題推遲至1986年。后因航天飛機(jī)事故，發(fā)射再次延期。1990年4月24日，哈勃望遠(yuǎn)鏡終由“發(fā)現(xiàn)者”號航天飛機(jī)成功發(fā)射入軌。初期，其主鏡研磨錯誤導(dǎo)致觀測能力受損，直到1993年通過維修任務(wù)才得以糾正。
哈勃空間望遠(yuǎn)鏡于1990年4月24日由發(fā)現(xiàn)號航天飛機(jī)發(fā)射升空，工作在可見光和近紫外波段，1997年維修之后具備了近紅外觀測能力。哈勃望遠(yuǎn)鏡的軌道位于地球大氣層的畸變之外，不受氣輝干擾，這使其能夠捕獲極高分辨率的圖像，背景光線明顯低于地面望遠(yuǎn)鏡，并能夠拍攝到比地面大型光學(xué)望遠(yuǎn)鏡所能觀測到的更暗弱的天體。它記錄了一些最詳細(xì)的可見光圖像，從而能夠深入觀察太空。哈勃望遠(yuǎn)鏡的許多觀測結(jié)果帶來了天體物理學(xué)的突破，例如確定宇宙的膨脹速度。截至2023年，哈勃空間望遠(yuǎn)鏡已經(jīng)歷了5次太空維修，預(yù)計(jì)它將持續(xù)服役到2030年至2040年。哈勃空間望遠(yuǎn)鏡是美國航空航天局大型軌道天文臺計(jì)劃的一部分，其由NASA和歐洲航天局合作共同管理。哈勃望遠(yuǎn)鏡的繼任者是詹姆斯·韋伯空間望遠(yuǎn)鏡太空望遠(yuǎn)鏡。
簡史
研制背景
在20世紀(jì)40年代以前，人類在地基的光學(xué)天文望遠(yuǎn)鏡的建設(shè)和研發(fā)方面已經(jīng)取得很大的成就，但是在建設(shè)和使用這些地基天文望遠(yuǎn)鏡時，碰到的地球大氣影響的問題也越來越尖銳。從上世紀(jì)40年代開始，人們就設(shè)想把望遠(yuǎn)鏡送到太空上去進(jìn)行觀測。最早提出將望遠(yuǎn)鏡送上太空的是一位美國天文學(xué)家萊曼·史匹哲（Lyman Spitzer），他在1946年發(fā)表了一篇題為《在地球之外的天文觀測優(yōu)勢》的論文。在這篇文章中，斯皮策科學(xué)地論證了將望遠(yuǎn)鏡送上太空觀測的好處，比如在太空中的望遠(yuǎn)鏡具有大氣層內(nèi)望遠(yuǎn)鏡不能企及的優(yōu)勢——可以不受大氣擾動的干擾和觀測到被大氣層擋在地球之外的紅外光與紫外光等。
萊曼·斯皮策的觀點(diǎn)雖然迅速被天文學(xué)界所接受，但當(dāng)時要付諸實(shí)踐還有很多困難。不過從1957年蘇聯(lián)人造衛(wèi)星發(fā)射成功開始，斯皮策的設(shè)想有了實(shí)現(xiàn)的技術(shù)可能。因此1962年，美國國家科學(xué)院正式在一份報告中提出，將太空望遠(yuǎn)鏡做為發(fā)展太空計(jì)劃的一部分。而到了1965年，斯皮策被任命為了一個科學(xué)委員會的主任委員，該委員會的目的就是建造一架空間望遠(yuǎn)鏡。
此外，“哈勃之母”南希·羅曼的工作至關(guān)重要。在哈勃望遠(yuǎn)鏡成為一項(xiàng)正式的美國航空航天局項(xiàng)目之前，她在公開演講中宣揚(yáng)了該望遠(yuǎn)鏡的科學(xué)價值。在該項(xiàng)目獲得批準(zhǔn)后，羅曼成為該項(xiàng)目科學(xué)家，成立了負(fù)責(zé)使天文學(xué)家的需求切實(shí)可行的指導(dǎo)委員會，并在整個20世紀(jì)70年代向國會提交證詞，以倡導(dǎo)繼續(xù)為該望遠(yuǎn)鏡提供資金。她作為項(xiàng)目科學(xué)家的工作幫助制定了NASA開展大型科學(xué)項(xiàng)目的標(biāo)準(zhǔn)。
在第二次世界大戰(zhàn)時，科學(xué)家利用發(fā)展火箭技術(shù)的同時，曾經(jīng)小規(guī)模的嘗試過以太空為基地的天文學(xué)。在1946年，首度觀察到了太陽紫外線光譜。英國在1962年發(fā)射了太陽望遠(yuǎn)鏡放置在軌道上，做為阿麗亞娜太空計(jì)劃的一部分。1966年美國航空航天局進(jìn)行了第一個軌道天文臺（OAO）任務(wù)，但第一個OAO的電池在三天后就失效，中止了這項(xiàng)任務(wù)了。第二個OAO在1968至1972年對恒星和星系進(jìn)行了紫外線的觀測，比原先的計(jì)劃多工作了一年的時間。
研制歷程
尋求資金
1968年美國航空航天局確定了在太空中建造反射望遠(yuǎn)鏡（直徑3米）的計(jì)劃，并暫時將其命名為大型軌道望遠(yuǎn)鏡或大型空間望遠(yuǎn)鏡（LST），預(yù)計(jì)于1979年發(fā)射。同時在1970年，美國航天局還設(shè)立了兩個委員會，一個規(guī)劃太空望遠(yuǎn)鏡的工程，一個研究太空望遠(yuǎn)鏡的科學(xué)目標(biāo)。但隨后項(xiàng)目便因資金問題而陷入停滯，美國國會對空間望遠(yuǎn)鏡的預(yù)算需求提出了許多的質(zhì)疑。到1974年時，在裁減政府開支的大背景下，時任美國總統(tǒng)的杰拉爾德·福特剔除所有進(jìn)行空間望遠(yuǎn)鏡的預(yù)算，這使得哈勃空間望遠(yuǎn)鏡計(jì)劃面臨夭折的命運(yùn)。但是天文學(xué)家們沒有放棄，在經(jīng)過多方游說，再加上美國科學(xué)院報告的支持，最終美國國會同意恢復(fù)大型空間望遠(yuǎn)鏡項(xiàng)目一半的預(yù)算，并在1977年授權(quán)批準(zhǔn)哈勃望遠(yuǎn)鏡開始細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)和制造，同時在1978年撥付了3600萬美元作為項(xiàng)目的第一期資金。
由于預(yù)算縮減為原來的一半，只有約2億美元，所以美國航空航天局不得不將望遠(yuǎn)鏡的口徑從原計(jì)劃的3米降至2.4米，儀器設(shè)備也相應(yīng)縮水。同時原先計(jì)劃做為先期測試，放置在衛(wèi)星上的1.5米太空望遠(yuǎn)鏡也被取消了。另外，美國航天局還邀請歐洲航天局（ESA）加入項(xiàng)目，由歐洲航天局承擔(dān)15%的研制經(jīng)費(fèi)，作為交換，望遠(yuǎn)鏡在投入使用后將相應(yīng)給予歐洲科學(xué)家不少于15%的使用時間。為紀(jì)念在20世紀(jì)初期發(fā)現(xiàn)宇宙膨脹的天文學(xué)家、芝加哥大學(xué)天文學(xué)博士愛德溫·哈勃，空間望遠(yuǎn)鏡在1982年被正式命名為——哈勃空間望遠(yuǎn)鏡。
制造歷程
哈勃空間望遠(yuǎn)鏡由美國馬歇爾太空飛行中心（MSFC）、金石太空飛行中心（GSFC）、洛克希德·馬丁公司和珀金埃爾默儀器有限公司（Perkin-Elmer）公司組成的承包小組負(fù)責(zé)研制。其中馬歇爾中心負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)、發(fā)展和建造望遠(yuǎn)鏡；金石中心負(fù)責(zé)科學(xué)儀器的整體控制和地面任務(wù)中心；洛克希德負(fù)責(zé)搭載望遠(yuǎn)鏡的太空平臺的研制；珀金埃爾默儀器有限公司則是負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)和制造空間望遠(yuǎn)鏡的光學(xué)組件，還有精密定位感測器（FGS）等。
整個太空望遠(yuǎn)鏡制造最關(guān)鍵也是最困難的是光學(xué)系統(tǒng)的制造，一般的望遠(yuǎn)鏡，鏡子在拋光之后的準(zhǔn)確性大約是可見光波長的十分之一，但是因?yàn)榭臻g望遠(yuǎn)鏡觀測的范圍是從紫外線到近紅外線，所以需要比以前的望遠(yuǎn)鏡更高十倍的解析力，它的鏡子在拋光后的準(zhǔn)確性需要達(dá)到可見光波長的二十分之一，也就是大約30納米。珀金埃爾默儀器有限公司公司從1979年承接了制作工作，他們使用了當(dāng)時極端復(fù)雜的電腦控制拋光機(jī)研磨鏡子，使用的是超低膨脹玻璃，為了將鏡子的重量降至最低，采用了蜂窩格子，只有表面和底面各一寸是厚實(shí)的玻璃。最終鏡片的制造花費(fèi)了3年時間，在1981年底全部完成，并且鍍上了75納米厚的鋁增強(qiáng)反射膜，和25納米厚的鎂保護(hù)層。
除了光學(xué)系統(tǒng)外，由洛克希德·馬丁公司負(fù)責(zé)研制的搭載望遠(yuǎn)鏡的太空平臺也是系統(tǒng)的關(guān)鍵。該平臺必須能承受住陽光與地球的陰影之間存在的溫度變化，同時還要使望遠(yuǎn)鏡能長期穩(wěn)定地對準(zhǔn)目標(biāo)。為此，洛克希德公司研制了以多層絕緣材料制成的遮蔽罩衣，它能使望遠(yuǎn)鏡內(nèi)部的溫度保持穩(wěn)定，并且以輕質(zhì)的鋁殼包圍住望遠(yuǎn)鏡和儀器的支架。在外殼之內(nèi)，還有石墨環(huán)氧的框架將校準(zhǔn)好的工作儀器牢固地固定住。和光學(xué)系統(tǒng)一樣，太空平臺的研制也出現(xiàn)了進(jìn)度滯后，到1985年時，平臺研制進(jìn)度已經(jīng)落后原計(jì)劃好幾個月，而預(yù)算超出了30%。馬歇爾太空飛行中心的報告認(rèn)為洛克希德·馬丁公司在太空平臺的建造上沒有采取主動態(tài)度，而且過度依賴美國航空航天局的指導(dǎo)。
由于珀金·埃爾默公司鏡片的拋光進(jìn)度滯后，再加上花費(fèi)超支，因此NASA不得不將發(fā)射日期由原計(jì)劃的1983年延后至1984年10月。之后由于光學(xué)系統(tǒng)的組裝工作和太空平臺的研制工作的滯后，發(fā)射時間不得不多次變更，最終太空望遠(yuǎn)鏡的各子系統(tǒng)在1984到1985年間陸續(xù)完成研制，開始進(jìn)入組裝工作，發(fā)射時間則是從1984年延后到1985年，再到1986年9月。
此外，哈勃空間望遠(yuǎn)鏡上最初的兩臺主要計(jì)算機(jī)是由Rockwell Autonetics制造的1.25MHz DF-224系統(tǒng)，其中包含三個冗余CPU和兩個冗余NSSC-1（美國航空航天局標(biāo)準(zhǔn)航天器計(jì)算機(jī)，模型1）系統(tǒng)，由Westinghouse和GSFC使用二極管——晶體管邏輯（DTL）。后在1993年維修任務(wù)1期間添加了DF-224協(xié)處理器，該協(xié)處理器由兩個冗余串組成，其中一個是基于英特爾的80386處理器，另一個是80387數(shù)學(xué)協(xié)處理器。此后，1999年維修任務(wù)3A期間，DF-224及其386協(xié)處理器被基于25MHz Intel的80486處理器系統(tǒng)取代。新計(jì)算機(jī)的速度比以前的計(jì)算機(jī)快20倍，內(nèi)存增加6倍。
哈勃空間望遠(yuǎn)鏡的科學(xué)運(yùn)行以及向天文學(xué)家提供數(shù)據(jù)產(chǎn)品是由太空望遠(yuǎn)鏡科學(xué)研究所（STScI）負(fù)責(zé)，哈勃空間望遠(yuǎn)鏡的工程支持由美國航空航天局和馬里蘭州格林貝爾特戈達(dá)德太空飛行中心的承包商人員提供，該中心位于STScI以南48公里（30英里）處。哈勃的飛行操作由組成哈勃飛行操作團(tuán)隊(duì)的四組飛行控制員每天24小時監(jiān)控。
發(fā)射歷程
1986年，就在各方期待哈勃望遠(yuǎn)鏡能夠按計(jì)劃投入使用時，美國航天事業(yè)卻發(fā)生了災(zāi)難性事故。1986年1月28日，挑戰(zhàn)者號航天飛機(jī)在升空僅73秒后解體爆炸，7名宇航員全部遇難。這場災(zāi)難讓美國航天事業(yè)受到較大打擊，所有的航天飛機(jī)都被迫終止飛行。因?yàn)椤疤魬?zhàn)者”號也是計(jì)劃執(zhí)行哈勃任務(wù)的航天飛機(jī)，哈勃望遠(yuǎn)鏡的升空時間也只好再次被推遲。最終在經(jīng)過4年的漫長等待，1990年4月24日，發(fā)現(xiàn)號航天飛機(jī)終于帶著哈勃望遠(yuǎn)鏡及5名航天員到達(dá)了離地球600千米的預(yù)定軌道。第二天，“愛德文·哈勃”由航天飛機(jī)的機(jī)械臂送入太空。
推遲發(fā)射期間的改進(jìn)
在推遲發(fā)射的1983到1990年期間，哈勃望遠(yuǎn)鏡又作了下列改進(jìn)：
①采用不易老化的新太陽電池翼，比原來的太陽電池翼多供電40%。
③改進(jìn)安全系統(tǒng)，保障望遠(yuǎn)鏡的自身生存能力。
①由于推遲發(fā)射，許多電子部件已裝在衛(wèi)星上有7~10年時間，為了保證可靠性和長壽命，更換了一些電子部件。
⑤增加了軌道替換單元，將來可由航天飛機(jī)宇航員在軌道上更換這些部件。
維修記錄
在哈勃空間望遠(yuǎn)鏡發(fā)射成功后，進(jìn)行過5次維護(hù)：
第一次維護(hù)是在1993年哈勃空間望遠(yuǎn)鏡進(jìn)入太空軌道的幾周后，由于科學(xué)研究人員發(fā)現(xiàn)哈勃空間望遠(yuǎn)鏡傳回的圖片存在問題，因?yàn)檫M(jìn)行第一次維護(hù)，糾正望遠(yuǎn)鏡主鏡上的球面像差，同時對其系統(tǒng)進(jìn)行更新；第二次維護(hù)是1997年2月，在這次維護(hù)中，由于出現(xiàn)了一些意外，使得哈勃空間望遠(yuǎn)鏡一些部件的壽命由原來期望的4.5年縮短至2年；第三次維護(hù)是在1999年12月，在這次維護(hù)中，維修人員對哈勃空間望遠(yuǎn)鏡的零部件進(jìn)行更新，使其能夠處理以往只能夠在地面完成的計(jì)算工作；第四次維護(hù)是在2002年3月進(jìn)行的，在這次維護(hù)中，首次對哈勃的配電系統(tǒng)進(jìn)行更新，使其能將所獲得的電力進(jìn)行充分的運(yùn)用；哈勃空間望遠(yuǎn)鏡的最近一次維護(hù)是在2008年8月，這次維護(hù)主要是對望遠(yuǎn)鏡的電池進(jìn)行更換，并為其更換上了高精傳感器。
2021年6月13日，哈勃望遠(yuǎn)鏡的有效載荷計(jì)算機(jī)發(fā)現(xiàn)與儀器的通信出現(xiàn)錯誤而進(jìn)入安全模式，地面控制中心試圖切換到備用系統(tǒng)但仍然未能排除故障，之后經(jīng)過地面模型的排查后，發(fā)現(xiàn)實(shí)際是計(jì)算機(jī)的電源控制單元出現(xiàn)故障，經(jīng)過切換備用電源控制單元后，7月16日望遠(yuǎn)鏡恢復(fù)正常運(yùn)作。2021年10月23日，哈勃望遠(yuǎn)鏡科學(xué)儀表再次發(fā)出錯誤代碼，團(tuán)隊(duì)重設(shè)儀表后，隔天早上便恢復(fù)科學(xué)操作。同年10月25日2時38分，科學(xué)儀表再次發(fā)出錯誤代碼，自主進(jìn)入安全模式狀態(tài)，為2021年的第三次出現(xiàn)錯誤。直到2021年12月8日，美國航空航天局已恢復(fù)哈勃望遠(yuǎn)鏡全面的科學(xué)運(yùn)作，并正在開發(fā)更新，降低儀器因缺失同步消息帶來的影響。
工作原理
哈勃望遠(yuǎn)鏡是全球第一個在繞地軌道運(yùn)轉(zhuǎn)的光學(xué)天文望遠(yuǎn)鏡，它是反射式的，光學(xué)原理基本上和地面的光學(xué)望遠(yuǎn)鏡一樣，主要觀測波段是紅外線、可見光及紫外線。2.4米口徑的主鏡，其分辨率可達(dá)0.01角秒，亦即可區(qū)分相距在36萬分之一度視角以上的兩物體。
哈勃空間望遠(yuǎn)鏡的控制和操縱自動化程度很高，它主要是以裝定加注的程序指令為控制依據(jù)，因此任何一項(xiàng)觀測必須事先作好計(jì)劃。每次觀測前都必須事先排好一組擬被執(zhí)行的指令，比如擬定望遠(yuǎn)鏡須置于什么視向、選用焦平面上的哪種儀器、它的具體操作方式、需要哪些必要的定標(biāo)和星上數(shù)據(jù)儲存等，都得預(yù)先編輯成程序指令。
哈勃空間望遠(yuǎn)鏡的直接控制機(jī)構(gòu)是空間望遠(yuǎn)鏡科學(xué)研究所（STSCI）和戈達(dá)德飛行中心（GSFC），他們共同負(fù)責(zé)操縱望遠(yuǎn)鏡。GSFC可直接控制望遠(yuǎn)鏡，并作為其發(fā)回數(shù)據(jù)的收集點(diǎn)。GSFC接收數(shù)據(jù)后傳給STSCI，STSCI負(fù)責(zé)望遠(yuǎn)鏡觀測數(shù)據(jù)的初步處理和分析，然后提供給觀測者。
整體構(gòu)成
哈勃空間望遠(yuǎn)鏡主要由光學(xué)系統(tǒng)、科研儀器和保障系統(tǒng)組成。其中光學(xué)系統(tǒng)配備有主鏡、副鏡、成像系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)、中心消光圈、主副鏡消光圈、控制操作系統(tǒng)等。科研儀器則是有廣角行星照相機(jī)、高解析攝譜儀、高速光度計(jì)、暗天體照相機(jī)和暗天體攝譜儀等。保障系統(tǒng)則是有圖像發(fā)送系統(tǒng)、太陽能電池板以及與地面保持通信聯(lián)系的拋物面天線等。哈勃空間望遠(yuǎn)鏡攜帶有多種當(dāng)時最先進(jìn)的天文觀測儀器，比如廣角/行星照相機(jī)（WF/PC）、戈達(dá)德高分辨攝譜儀（GHRS）、高速光度計(jì)（HSP）、暗弱天體照相機(jī)（FOC）和暗弱天體攝譜儀（FOS）等。
總體設(shè)計(jì)
哈勃空間望遠(yuǎn)鏡為長13米，直徑4.3米的圓筒。主鏡口徑為2.4米，總重量是12.5噸。它主要由光學(xué)系統(tǒng)、科研儀器和保障系統(tǒng)組成。望遠(yuǎn)鏡的主體為圓筒狀設(shè)計(jì)，里面是由兩個雙曲面反射鏡組成的核心光學(xué)系統(tǒng)，兩個雙曲面分別是2.4米的凹面主鏡和裝在主鏡前約4.5米處的小凸面副鏡，副鏡前部有可打開的鏡頭蓋。除了光學(xué)系統(tǒng)外的主要科學(xué)儀器和成像設(shè)備則是主要在后部直徑更粗的圓筒艙內(nèi)。望遠(yuǎn)鏡的主體兩側(cè)各有一塊13.7米長的太陽能電池板，用于給系統(tǒng)供電，通信用的拋物面天線則是布置在鏡體筒身背部和腹部，天線桿采用折疊設(shè)計(jì)。
光學(xué)系統(tǒng)
哈勃空間望遠(yuǎn)鏡的光學(xué)系統(tǒng)主要是一臺大尺寸的卡塞格倫式光學(xué)望遠(yuǎn)鏡，其結(jié)構(gòu)如下圖所示，入射光由艙門進(jìn)入，射到主鏡（直徑2.4米），再反射到它前面的副鏡（直徑0.3米），副鏡將光線聚焦后，重新返回到主鏡，從主鏡中央小孔穿過到達(dá)焦平面上形成高質(zhì)量的圖像。為減輕鏡子重量，美國柯寧玻璃廠采用超低膨脹系數(shù)的玻璃制造鏡坯。鏡坯是由兩個1英寸厚玻璃片，中間夾有12英寸寬的玻璃蜂窩制成，這樣主鏡重量只有816公斤。鏡子表面不平度為10-6英寸，聚焦誤差不超過氦激光波長的1/20。
光學(xué)系統(tǒng)的主、副兩面鏡子都涂有很薄的鋁和氟化鎂層。鋁層厚度僅為75納米，保證了鏡子的反射率。氟化鎂涂層厚25納米，在鋁層上方，作用是防止其氧化，同時提高紫外線的反射率。鏡子和涂層都經(jīng)過拋光使其非常光滑。兩面鏡子用140根桿組成的桁架支撐，支撐桿由波音公司制造，采用環(huán)氧石墨材料。為了托住這兩面鏡子，并使它們在一條直線上，既要修正地面安裝時重力的影響，又要經(jīng)受住發(fā)射時的力學(xué)環(huán)境和軌道300°F的溫度變化，為此，設(shè)計(jì)方特意在主鏡背后加裝了24個作動器，在副鏡背后加裝了6個作動器。一旦鏡子變形，平臺的控制系統(tǒng)就會操縱作動器調(diào)節(jié)鏡面，使聚焦光線能到達(dá)焦平面。
太空望遠(yuǎn)鏡主鏡口徑2.4m，主鏡是由熔融石英構(gòu)成的蜂窩狀的空格形的鏡面結(jié)構(gòu)，是由康寧公司生產(chǎn)的超低膨脹石英玻璃材料制成。這個主鏡由上、下、內(nèi)表面，外環(huán)表面和內(nèi)部芯格構(gòu)成，呈三明治夾芯結(jié)構(gòu)。主鏡的總重量僅為829kg，它的加工是在氣墊支承下進(jìn)行的。
副鏡裝在主鏡前約4.5米處，口徑0.3米，投射到主鏡上的光線先反射到副鏡上，再由副鏡射向主鏡的中心孔。在穿過中心孔達(dá)到主鏡的焦面上形成高質(zhì)量的圖像。
成像系統(tǒng)
光學(xué)系統(tǒng)是哈勃望遠(yuǎn)鏡的核心結(jié)構(gòu)，它采用的是組合望遠(yuǎn)鏡設(shè)計(jì)。光學(xué)系統(tǒng)C1包括主鏡、副鏡和矯正光學(xué)設(shè)備。光線從筒口進(jìn)入望遠(yuǎn)鏡，然后從主鏡反射到副鏡，副鏡再把光線從主鏡中心的一個小洞反射到主鏡后面的焦點(diǎn)，形成清晰的圖像。焦點(diǎn)處有一些更小的半反光半透明的鏡子，將光線分散到各個科學(xué)儀器，供各種科學(xué)儀器進(jìn)行精密處理，得出的數(shù)據(jù)通過中繼衛(wèi)星系統(tǒng)發(fā)回地面。望遠(yuǎn)鏡的鏡片由玻璃制成，表面鍍上純鋁和鎂氟化物，可以反射可見光、紅外線和紫外線。哈勃望遠(yuǎn)鏡通過觀測天體光線的不同波長或光譜，可以檢測到該天體的特征。
科研儀器
廣角/行星照相機(jī)（WFPC）
廣域行星照相機(jī)（英文：Wide Field/Planetary Camera，簡稱WFPC）。它是一個獨(dú)立的系統(tǒng)，由兩架照相機(jī)——廣域照相機(jī)和行星照相機(jī)組成，每架都包括四片德州儀器的800×800像素CCD，形成了相互聯(lián)接的光學(xué)視野。其中廣域照相機(jī)視野廣，但解像力有所損失，可以對光度微弱的天體進(jìn)行全景觀測；而行星照相機(jī)的解像力高，用于高分辨率的觀測。廣域照相機(jī)與行星照相機(jī)正好互補(bǔ)。它由噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室制造，全重272公斤左右。它的成像系統(tǒng)的核心是由四個電荷耦合器件（CCD）光敏硅片組成的矩陣。每片硅片為邊長約0.5英寸的正方形，每邊有800個像素，所以每片有64萬個像素。由四個CCD鑲成的照片具有超過250萬個像素，每個像素產(chǎn)生正比于一次曝光時達(dá)到像素的光子數(shù)的電訊號。
廣角/行星照相機(jī)有兩種工作模式，分別是廣角寬視場模式和窄角行星照相模式，前者可拍攝幾十個到上百個星系的照片，清晰度是地基望遠(yuǎn)鏡的10倍；后者則是可提供火星、木星、土星、天王星和海王星的氣象資料。在廣角寬視場模式中，照相機(jī)具有2’.67的正方形視場，是當(dāng)時所有儀器中最大的視場，每個像素對著一個0″.1的角。在窄角行星照相模式中，方形視場邊長68”.7，每個像素對應(yīng)0″.043的角。CCD探測系統(tǒng)的低背景噪聲和高靈敏度，很適用于對弱光源的觀測，使得進(jìn)行某些行星觀測只需很短的曝光時間。觀測者也可利用這種設(shè)備對延伸的銀河系和河外天體進(jìn)行高分辨率的觀測。
暗弱天體照相機(jī)（FOC）
暗弱天體照相機(jī)（FOC）用于某一波段的暗天體的觀察，后被更先進(jìn)的中國空間站工程巡天望遠(yuǎn)鏡照相機(jī)代替。由歐洲道尼爾、馬特拉和英國航宇三家公司制造，重317.5公斤左右。它有三級電子星象增強(qiáng)器，能將目標(biāo)天體亮度放大10萬倍，可觀測到比地基望遠(yuǎn)鏡觀測遠(yuǎn)5~7倍距離的天體。它有極高靈敏度，甚至能探測到單個光子。這種特殊的照相機(jī)包含兩個相似但是又彼此獨(dú)立的光學(xué)系統(tǒng)，兩個光學(xué)系統(tǒng)擁有各自的光路和相同的探測器。這兩個相同的探測器都由像增強(qiáng)器、電視陰極射線管以及它們之間的耦合透鏡系統(tǒng)組成。電視管可檢測出像增強(qiáng)器的輸出閃爍——相應(yīng)于到達(dá)光陰極的光子。兩個照相系統(tǒng)分別在光陰極管上產(chǎn)生11″×11″或22″×22″圖像。一般圖像數(shù)據(jù)格式為512×512像素（每像素16bit），每個像素對應(yīng)0″.022或0″.04。暗弱天體照相機(jī)的功能與廣角/行星照相機(jī)相似，但它對較窄波段更敏感、視場也較小，具有較高的空間分辨率。
暗弱天體攝譜儀（FOS）
暗弱天體攝譜儀（FOS）由馬麗埃塔公司制造，重308.4公斤。它能拍攝到暗弱天體，特別是星系噴發(fā)；測量深空天體的化學(xué)組分，研究類星體的特征。它的掩星裝置能幫助暗弱天體照相機(jī)研究明亮天體附近的暗弱天體，如紅巨星——比太陽大許多倍的非常古老的恒星。
戈達(dá)德高分辨攝譜儀（GHRS）
戈達(dá)德高分辨攝譜儀（GHRS）是用于紫外線波段的攝譜儀，后被太空望遠(yuǎn)鏡影像攝譜儀替代，由Ball航宇系統(tǒng)部制造，重317.5公斤左右。它是衛(wèi)星的主要紫外儀器，提供恒星天體的組分、溫度和密度數(shù)據(jù)，也能研究銀河系冕和其他星系冕。戈達(dá)德高分辨攝譜儀的光譜分辨率比暗弱天體攝譜儀更高，同時對紫外波段非常敏感。它主要是利用準(zhǔn)直器、照相鏡、色散器件等設(shè)備，在探測器光陰極上形成光譜像。色散器件有5個定向光柵、一個中階梯光柵。戈達(dá)德高分辨攝譜儀有高、中、低三種光譜分辨率，其中高、中分辨率方式的波段范圍為1100-3200?；低分辨率方式為1100-1700?。
高速光度計(jì)（HSP）
高速光度計(jì)（HSP）能夠快速地測量天體的光度變化和偏極性。因?yàn)橹麋R的光學(xué)問題，自升空以來一直未能成功使用，后來用于矯正其他儀器的光學(xué)問題，由美國威斯康星州大學(xué)設(shè)計(jì)，重272公斤左右。它測量天體目標(biāo)從紫外到可見光的亮度及隨時間的變化；觀測爆發(fā)變星、快速脈沖星和雙星。它有5個電子敏感光源探測器；每個探測器有入射孔/濾波器。這5個電子敏感光源探測器具體是四個析像管和一個光電倍增管。其中有三個析象管用于光度計(jì)，另一個管用于偏振儀，主要是測量近紫外的線性偏振。
保障系統(tǒng)
哈勃空間望遠(yuǎn)鏡的保障系統(tǒng)主要包括通信系統(tǒng)和供電系統(tǒng)等，其中通信系統(tǒng)包括天線系統(tǒng)，指令和圖像收發(fā)系統(tǒng)等，供電系統(tǒng)則主要依靠太陽能電池板和蓄電池。哈勃的天線系統(tǒng)主要是在望遠(yuǎn)鏡背部和腹部對稱布置的兩付高增益拋物面天線，它們裝在16英尺長可伸展的折疊桿上。利用這兩部天線，天文望遠(yuǎn)鏡上的數(shù)據(jù)可以以1×106bit/s的速率通過中繼衛(wèi)星傳到地面。在伯爾第莫的空間望遠(yuǎn)鏡研究所里有380人的團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)接收和處理這些數(shù)據(jù)。除了通信系統(tǒng)和供電系統(tǒng)外，哈勃號望遠(yuǎn)鏡上其他系統(tǒng)還包括自動循環(huán)檢測裝置、用于與軌道器連接的供電臍帶，在窄筒段還有2個機(jī)械臂抓捕裝置等。
地面部分
哈勃空間望遠(yuǎn)鏡的綜合科學(xué)利用由座落在美國馬里蘭州約翰·霍普金斯大學(xué)校園內(nèi)的空間望遠(yuǎn)鏡科學(xué)研究所管理。該研究所將負(fù)責(zé)安排望遠(yuǎn)鏡的觀測日程，并將作為使用望遠(yuǎn)鏡的天文學(xué)家與望遠(yuǎn)鏡項(xiàng)目機(jī)構(gòu)之間的聯(lián)絡(luò)處。歐洲的天文學(xué)家還可使用設(shè)在慕尼黑附近的歐洲南部天文臺內(nèi)的空間望遠(yuǎn)鏡歐洲協(xié)調(diào)設(shè)施（ST-ECF）。
哈勃空間望遠(yuǎn)鏡將通過美國航空航天局的跟蹤和中繼衛(wèi)星系統(tǒng)（TDRSS）把數(shù)據(jù)傳送到該局的戈達(dá)德操作中心，并最終送到空間望遠(yuǎn)鏡科學(xué)研究所進(jìn)行科學(xué)分析和歸檔。由于并不總是與地面保持聯(lián)系，望遠(yuǎn)鏡要以全自動的方式完成天文觀測程序，包括自動轉(zhuǎn)換并鎖定到新的目標(biāo)上以及在與TDRSS接通時將積累下來的數(shù)據(jù)傳送出去。在獲得了足夠的使用經(jīng)驗(yàn)之后，望遠(yuǎn)鏡可望達(dá)25%-35%的穩(wěn)定觀測效率。
性能指標(biāo)
哈勃空間望遠(yuǎn)鏡由美國航空航天局和歐洲航天局聯(lián)合研制，歷時13年，耗資21億美元。它的空間軌道高度600千米，與赤道的傾角為28.5度，繞地球一周約需95分鐘，初步計(jì)劃在軌道上工作15年，每5年左右返回地面檢修一次。
哈勃空間望遠(yuǎn)鏡可以探測到比肉眼所能看到的暗淡100億倍的天體，它不受地球大氣層的影響，比地面上視寧度最好臺址的望遠(yuǎn)鏡都能更清晰地看到宇宙。哈勃可以分辨出角直徑僅為0.05角秒的天體，這個分辨率比更大的地面望遠(yuǎn)鏡要好10倍左右。高分辨率使哈勃能夠定位恒星周圍的塵埃盤或極度遙遠(yuǎn)星系的發(fā)光核。此外，由于它在大氣層上方，可以看到的波長范圍比地面望遠(yuǎn)鏡更大，不受大氣窗口的限制，所以利用哈勃望遠(yuǎn)鏡能更全面地看到和測量產(chǎn)生輻射的能量過程。
問題和維修
1990年6月21日愛德文·哈勃管理局宣稱哈勃拍攝照片失敗，從廣域行星照相機(jī)發(fā)回來的照片顯示，照片失真，存在球狀像差。造成這一問題的原因在于哈勃空間望遠(yuǎn)鏡的光學(xué)系統(tǒng)有嚴(yán)重問題，即主鏡、副鏡或者二者都存在問題。為此，美國航空航天局成立了HST調(diào)查委員會。調(diào)查對象包括制造商和測試人員，重新查看了相關(guān)的文獻(xiàn)記載分析和檢測了HST制造中用到的鏡子。
問題根源：噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室主任盧·艾倫建立的艾倫委員會發(fā)現(xiàn)反射零位校正器組裝不正確，其中一個透鏡錯位1.3毫米。在鏡子的初始研磨和拋光過程中，Perkin-Elmer使用兩個傳統(tǒng)的折射零點(diǎn)校正器分析了其表面，在最后的制造步驟時，他們轉(zhuǎn)而使用定制的反射零點(diǎn)校正器，該校正器的設(shè)計(jì)明確是為了滿足非常嚴(yán)格的公差。該裝置的錯誤組裝導(dǎo)致鏡子被非常精確地研磨，但形狀錯誤。在制造過程中，使用傳統(tǒng)零位校正器進(jìn)行的一些測試正確地報告了球面像差。但這些結(jié)果被駁回，從而錯過了捕捉錯誤的機(jī)會，因?yàn)榉瓷淞泓c(diǎn)校正器被認(rèn)為更準(zhǔn)確。
艾倫委員會將這些失敗主要?dú)w咎于珀金埃爾默公司。在望遠(yuǎn)鏡建造過程中，由于頻繁的進(jìn)度延誤和成本超支，美國航空航天局和光學(xué)公司之間的關(guān)系嚴(yán)重緊張。NASA發(fā)現(xiàn)Perkin-Elmer沒有充分審查或監(jiān)督鏡子的構(gòu)造，沒有指派最好的光學(xué)科學(xué)家到該項(xiàng)目，特別是沒有讓光學(xué)設(shè)計(jì)師參與鏡子的構(gòu)造和驗(yàn)證。雖然該委員會嚴(yán)厲批評珀金埃爾默儀器有限公司公司的這些管理失誤，但美國宇航局也因沒有注意到質(zhì)量控制缺陷而受到批評，例如完全依賴單一儀器的測試結(jié)果。
就哈勃空間望遠(yuǎn)鏡的成像不清來說，皮特引用了美國航空航天局總督察員向國會提交的報告，提出哈勃空間望遠(yuǎn)鏡主鏡出現(xiàn)了問題。具體表現(xiàn)在以下方面：①沒有經(jīng)過校對的反射零位校正器墊圈；②沒有預(yù)料到反轉(zhuǎn)零位校正器的結(jié)果；③折射零位測試與反射零位測試不一致；④總體錯誤測試沒有進(jìn)行。
解決方案：需要精確表征主鏡中的誤差。天文學(xué)家根據(jù)點(diǎn)源圖像進(jìn)行逆推，確定所建造的鏡子的圓錐常數(shù)為?1.01390±0.0002，而不是預(yù)期的?1.00230。通過分析Perkin-Elmer用于繪制鏡子的零位校正器以及分析鏡子地面測試期間獲得的干涉圖，也得出了相同的數(shù)字。由于哈勃空間望遠(yuǎn)鏡儀器的設(shè)計(jì)方式，需要兩套不同的校正器。廣域行星相機(jī)2的設(shè)計(jì)已計(jì)劃取代現(xiàn)有的WF/PC，其中包括中繼鏡，可將光線引導(dǎo)到構(gòu)成兩個相機(jī)的四個獨(dú)立的電荷耦合器件（CCD）芯片上。它們表面內(nèi)置的逆誤差可以完全消除主鏡的像差。但其他儀器缺乏以這種方式配置的任何中間表面，因此需要外部校正裝置。
校正光學(xué)太空望遠(yuǎn)鏡軸向替換（COSTAR）系統(tǒng)旨在校正聚焦在FOC、FOS和GHRS處的光的球面像差。它由光路中的兩個鏡子組成，其中一個地面用于校正像差。為了將COSTAR系統(tǒng)安裝到望遠(yuǎn)鏡上，必須拆除其他儀器之一，天文學(xué)家選擇犧牲高速光度計(jì)。到2002年，所有需要costar的原始儀器都已被帶有自己的校正光學(xué)器件的儀器所取代。COSTAR隨后被移除并于2009年返回地球，并在華盛頓哥倫比亞特區(qū)的國家航空和航天博物館展出。COSTAR以前使用的區(qū)域現(xiàn)在被宇宙起源光譜儀占據(jù)。
研究目標(biāo)
多學(xué)科觀測臺
哈勃空間望遠(yuǎn)鏡是一個真正的多學(xué)科觀測臺，它的科學(xué)應(yīng)用范圍極廣。由于空間分辨率的提高，這個望遠(yuǎn)鏡將用微光物體照相機(jī)的日冕儀器直接對太陽系外行星及原始行星進(jìn)行探測。微光物體攝譜儀和戈達(dá)德高分辨率攝譜儀能夠在紫外光譜區(qū)攝取到光強(qiáng)很低的天體的高質(zhì)量光譜，從而使天文學(xué)家們能夠大大擴(kuò)大國際紫外線探測器（IUE）衛(wèi)星已得到的一系列新發(fā)現(xiàn)。這兩臺攝譜儀所攝取的關(guān)于我們銀河系內(nèi)星體的紫外觀測資料無疑將顯著地加深人們對天體大氣、宇宙風(fēng)、質(zhì)量衰減以及色球層的理解。戈達(dá)德高分辨率攝譜儀還將廣泛地用于對星際和星系間廣闊真空中的稀薄氣體的研究。高速測光儀將用來尋找高密度天體（如雙聯(lián)星系，該星系中有中子星和可能的黑洞）輻射光線中可能存在的極快速閃變現(xiàn)象。哈勃空間望遠(yuǎn)鏡的另一項(xiàng)重要任務(wù)是研究星系核和更邊遠(yuǎn)的類星體中劇烈的活動現(xiàn)象，這些觀測活動將動用望遠(yuǎn)鏡上幾乎所有的儀器。
尋找哈勃常數(shù)
哈勃空間望遠(yuǎn)鏡還將執(zhí)行一項(xiàng)重要的、也是長期性的任務(wù)，即改進(jìn)人們對宇宙的總體尺寸和年齡的認(rèn)識。“愛德文·哈勃”這個名字就是由此而來的。美國天文學(xué)家哈勃在1929年發(fā)現(xiàn)，宇宙正在均勻地向外膨脹。他指出，星系離開地球的速度與它們已離開地球的距離成正比。宇宙膨脹造成的星系后退速度與距離的恒定比值現(xiàn)在被稱為哈勃常數(shù)，它是宇宙大小和自“大爆炸”形成宇宙以來的時間的一個尺度，是現(xiàn)代宇宙學(xué)的基本參數(shù)之一。
哈勃常數(shù)測量起來較為困難。其中的遙遠(yuǎn)星系后退速度項(xiàng)可以通過測量星系光譜的多普勒頻移而比較容易地確定下來。該常數(shù)的另一項(xiàng)，即距離，則只能依靠間接的方法導(dǎo)出。一旦哈勃常數(shù)得以準(zhǔn)確地測定，天文學(xué)家們將利用哈勃空間望遠(yuǎn)鏡來進(jìn)行一項(xiàng)更加艱巨的工作，即確定宇宙在空間內(nèi)到底是有限的還是無限的。
CANDELS
CANDELS（宇宙大會近紅外深河外遺產(chǎn)中國空間站工程巡天望遠(yuǎn)鏡）被稱為“哈勃?dú)v史上最大的項(xiàng)目”，該調(diào)查旨在探索早期宇宙的星系演化，以及大爆炸后不到十億年宇宙結(jié)構(gòu)的最初種子。
哈勃深空計(jì)劃2012
哈勃深空計(jì)劃2012旨在通過借助引力透鏡研究空白場中的高紅移星系來觀察“遙遠(yuǎn)宇宙中最暗的星系”，從而增進(jìn)對早期星系形成的了解。該計(jì)劃的目標(biāo)如下：
宇宙演化調(diào)查（COSMOS）
宇宙演化調(diào)查（秋英屬）是一項(xiàng)旨在研究星系演化的天文項(xiàng)目，其覆蓋2平方度的赤道區(qū)域，利用多種望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行光譜和成像。該項(xiàng)目于2006年啟動，至今仍是繪制深空地圖的最大連續(xù)區(qū)域，已檢測到超過200萬個星系。COSMOS合作是規(guī)模最大、持續(xù)時間最長的河外合作，涉及全球200多名科學(xué)家。
取得成果
從1990年到2015年，哈勃空間望遠(yuǎn)鏡在地球軌道上運(yùn)行了累計(jì)54億千米，執(zhí)行了120多萬次觀測任務(wù)，觀察了超過38000個天體。哈勃空間望遠(yuǎn)鏡通過觀測到的目標(biāo)中最遠(yuǎn)的是距地球130億光年的原始星系，還證明了大多數(shù)星系中央都存在超大質(zhì)量黑洞，并觀測到宇宙膨脹的精確數(shù)據(jù)，使得空間天文學(xué)的發(fā)展進(jìn)入一個新的階段。
探測宇宙年齡
哈勃空間望遠(yuǎn)鏡對造父變星的觀測為哈勃常數(shù)的精確測量提供了保證。愛德文·哈勃空間望遠(yuǎn)鏡的精細(xì)導(dǎo)星傳感器對造父變星進(jìn)行了直接的視差測量，大大削減了用造父變星周光關(guān)系推算距離的不確定性。在哈勃空間望遠(yuǎn)鏡之前，觀測得到的哈勃常數(shù)有1~2倍的差異，但是在有了新的造父變星觀測之后，宇宙距離尺度的不確定性猛然下降到了大約只有10%，從而使人們對宇宙的擴(kuò)張速率和年齡有了更正確的認(rèn)知。
觀測恒星形成
哈勃空間望遠(yuǎn)鏡還有助于研究諸如獵戶星云之類的恒星形成區(qū)。通過哈勃空間望遠(yuǎn)鏡對獵戶星云的早期觀測發(fā)現(xiàn)，其中聚集了許多被濃密體和塵埃盤包裹的年輕恒星。盡管已經(jīng)從理論上和天線陣的觀測中推測出來了這些盤的存在，但是直到哈勃所拍攝的高分辨率照片，才第一次直接揭示出了這些盤的結(jié)構(gòu)和物理性質(zhì)。
證實(shí)恒星死亡
哈勃空間望遠(yuǎn)鏡的觀測還在超新星爆發(fā)和射線爆發(fā)之間建立起聯(lián)系。通過哈勃對射線爆發(fā)余輝的觀測，研究人員把這些爆發(fā)鎖定在了河外星系中的大質(zhì)量恒星形成區(qū)。由此哈勃空間望遠(yuǎn)鏡也令人信服地證明了這些劇烈的爆發(fā)和大質(zhì)量恒星死亡的直接聯(lián)系。
觀察黑洞
哈勃空間望遠(yuǎn)鏡最早的核心計(jì)劃之一就是要建立起由黑洞驅(qū)動的類星體和星系之間的關(guān)系。之后，通過它們對周圍恒星的引力作用，針對“哈勃”所獲得的近距星系光譜的動力學(xué)模型證實(shí)了黑洞的存在。這些研究也導(dǎo)致了對十幾個星系中央黑洞質(zhì)量的可靠測量，揭示出了黑洞質(zhì)量和星系核球質(zhì)量之間極為緊密的聯(lián)系。2011年11月8日，借助哈勃空間望遠(yuǎn)鏡，天文學(xué)家們首次拍攝到圍繞遙遠(yuǎn)黑洞存在的盤狀構(gòu)造。這個盤狀結(jié)構(gòu)由氣體和塵埃構(gòu)成，并且正處于不斷下降進(jìn)入黑洞中被消耗的過程中。在這些物質(zhì)落入黑洞的一瞬間，它們將釋放巨大的能量，形成一種宇宙射電信號源，稱為“類星體”。
太陽系發(fā)現(xiàn)
1994年舒梅克-利維9號彗星與木星的碰撞對天文學(xué)家來說是偶然的，就在維修任務(wù)1恢復(fù)愛德文·哈勃光學(xué)性能幾個月后。哈勃拍攝的這顆行星的圖像比1979年旅行者2號探測器通過以來拍攝的任何圖像都要清晰，對于研究大型彗星與木星碰撞的動力學(xué)至關(guān)重要。
2015年3月，研究人員宣布，對木星衛(wèi)星之一木衛(wèi)三周圍極光的測量顯示，木衛(wèi)三周圍有一個地下海洋。研究人員利用哈勃望遠(yuǎn)鏡研究極光的運(yùn)動，確定大型咸水海洋有助于抑制木星磁場與木衛(wèi)三磁場之間的相互作用。據(jù)估計(jì)，海洋深100公里（60英里），被困在150公里（90英里）的冰殼之下。2022年4月，美國航空航天局宣布，天文學(xué)家能夠利用愛德文·哈勃空間望遠(yuǎn)鏡的圖像確定彗星C/2014UN271（貝爾納迪內(nèi)利-伯恩斯坦）彗核的大小，這是天文學(xué)家迄今為止發(fā)現(xiàn)的最大的冰彗星核。C/2014UN271的核心估計(jì)質(zhì)量為50萬億噸，是太陽系中其他已知彗星質(zhì)量的50倍。
超新星再現(xiàn)
2015年12月11日，哈勃捕捉到了一張被稱為“Refsdal”的超新星首次預(yù)測再現(xiàn)的圖像，該圖像是使用星系團(tuán)的不同質(zhì)量模型計(jì)算得出的，星系團(tuán)的引力使超新星的光線發(fā)生扭曲。這顆超新星此前曾于2014年11月作為哈勃前沿場計(jì)劃的一部分在星系團(tuán)MACS J1149.5+2223后面被發(fā)現(xiàn)。從星團(tuán)發(fā)出的光大約需要五十億年才能到達(dá)地球，而從其背后的超新星發(fā)出的光則比這要多五十億年，這是根據(jù)它們各自的紅移來測量的。由于星系團(tuán)的引力效應(yīng)，超新星的圖像出現(xiàn)了四張，而不是一張。
銀河系的質(zhì)量和大小
2019年3月，愛德文·哈勃望遠(yuǎn)鏡的觀測結(jié)果與歐洲航天局蓋亞太空天文臺的數(shù)據(jù)相結(jié)合，確定銀河系的質(zhì)量約為太陽質(zhì)量的1.5萬億倍。
對天文學(xué)的影響
超過15000篇基于哈勃數(shù)據(jù)的論文已發(fā)表在同行評審期刊上。平均而言，基于哈勃數(shù)據(jù)的論文獲得的引用次數(shù)大約是基于非哈勃數(shù)據(jù)的論文的兩倍。每年發(fā)表的200篇被引用次數(shù)最多的論文中，大約10%是基于哈勃數(shù)據(jù)的。
對航空航天工程的影響
除了科學(xué)成果外，愛德文·哈勃還為航空航天工程做出了貢獻(xiàn)，特別是低地球軌道（LEO）系統(tǒng)的性能。這些見解源于哈勃在軌道上的較長壽命、廣泛的儀器以及將組件返回地球以便對其進(jìn)行詳細(xì)研究。特別是，哈勃對石墨復(fù)合結(jié)構(gòu)在真空中的行為、殘留氣體和人類服務(wù)造成的光學(xué)污染、對電子設(shè)備和傳感器的輻射損傷以及多層絕緣體的長期行為的研究做出了貢獻(xiàn)。此外，哈勃的維修任務(wù)，特別是那些維修非空間維護(hù)組件的任務(wù)，為在軌維修新工具和技術(shù)的開發(fā)做出了貢獻(xiàn)。
其他發(fā)現(xiàn)
2014年4月，哈勃空間望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)“ElGordo”星系團(tuán)容量大大超出科學(xué)家估計(jì)，為三千萬億顆太陽質(zhì)量。2016年3月4日，哈勃空間望遠(yuǎn)鏡捕捉了距離地球達(dá)134億光年的GN-z11星系發(fā)出的微光，是目前為止人類宇宙觀測的最遠(yuǎn)距離。
未來計(jì)劃
隨著對宇宙誕生及演化、黑洞和暗物質(zhì)等前沿領(lǐng)域的迫切探索需求，目前國際上的高水平空間相機(jī)一般要求毫角秒級別的穩(wěn)像精度，如哈勃天文望遠(yuǎn)鏡要求達(dá)到0.007″的穩(wěn)像精度。高精度穩(wěn)像控制系統(tǒng)直接決定著太空望遠(yuǎn)鏡的成像質(zhì)量，是一項(xiàng)需要充分重視和深入研究的關(guān)鍵技術(shù)。但多種復(fù)雜的影響因素均會對穩(wěn)像精度造成影響，如搭載于飛行器之上的空間望遠(yuǎn)鏡會受到飛行器軌道運(yùn)動和姿態(tài)變化的影響，望遠(yuǎn)鏡內(nèi)外部的振動條件也會影響指向精度；直接暴露于外空間環(huán)境的望遠(yuǎn)鏡還會受到宇宙中多種擾動力矩的影響（如近地軌道中的太陽輻射光壓、重力梯度、氣動和地磁等力矩）。
為此，空間大口徑望遠(yuǎn)鏡的穩(wěn)像控制是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程，需要充分考慮各種擾動源，采取隔振措施抑制振動，合理設(shè)計(jì)望遠(yuǎn)鏡的結(jié)構(gòu)特性，考慮多級控制系統(tǒng)級聯(lián)的設(shè)計(jì)方案。目前，中國地基大口徑望遠(yuǎn)鏡的穩(wěn)像控制已經(jīng)比較成熟。為提高控制精度，普遍采用多級復(fù)合軸控制系統(tǒng)，一些抗擾能力較強(qiáng)的控制算法如滑模變結(jié)構(gòu)、自抗擾、內(nèi)模等方法也得到了工程實(shí)現(xiàn)，但是中國尚無在軌運(yùn)行的空間大口徑望遠(yuǎn)鏡。
哈勃望遠(yuǎn)鏡在極為稀薄的上層大氣中繞地球運(yùn)行，隨著時間的推移，它的軌道會因阻力而衰減。如果不重新加速，它將在幾十年內(nèi)重新進(jìn)入地球大氣層，確切的日期取決于太陽活動的活躍程度及其對上層大氣的影響。如果哈勃以完全不受控制的再入方式下降，主鏡及其支撐結(jié)構(gòu)的部分可能會幸存，存在可能造成損壞甚至人員傷亡的風(fēng)險。2013年，副項(xiàng)目經(jīng)理詹姆斯·杰利蒂克（James Jeletic）預(yù)計(jì)哈勃望遠(yuǎn)鏡可能會延續(xù)到2020年代。根據(jù)太陽活動和大氣阻力，或其缺乏情況下，哈勃望遠(yuǎn)鏡的自然大氣再入將在2028年至2040年之間發(fā)生。2016年6月，美國航空航天局將哈勃望遠(yuǎn)鏡的服務(wù)合同延長至2021年6月。2021年11月，美國宇航局將哈勃望遠(yuǎn)鏡的服務(wù)合同延長至2026年6月。
2020年，約翰·格倫斯菲爾德表示，SpaceX Crew Dragon或Orion可以在十年內(nèi)執(zhí)行另一次哈勃空間望遠(yuǎn)鏡修復(fù)任務(wù)。他直言：“我們可以用新的陀螺儀和儀器讓哈勃再運(yùn)行幾十年。”2022年9月，NASA和SpaceX簽署了《太空法案協(xié)議》，研究發(fā)射龍飛船任務(wù)的可能性，為哈勃望遠(yuǎn)鏡提供服務(wù)并將其推進(jìn)到更高的軌道，可能將其壽命再延長20年。
哈勃繼任者的計(jì)劃具體化為下一代太空望遠(yuǎn)鏡項(xiàng)目，該項(xiàng)目最終形成了詹姆斯·韋伯空間望遠(yuǎn)鏡太空望遠(yuǎn)鏡（詹姆斯·韋伯空間望遠(yuǎn)鏡）的計(jì)劃，它是哈勃的正式繼任者，已于2021年12月25日發(fā)射。更先進(jìn)的21世紀(jì)太空望遠(yuǎn)鏡的進(jìn)一步概念包括大型紫外光學(xué)紅外測量儀（LUVOIR）。一個概念化的8至16.8米（310至660英寸）光學(xué)太空望遠(yuǎn)鏡，如果實(shí)現(xiàn)，該望遠(yuǎn)鏡可能會成為哈勃空間望遠(yuǎn)鏡更直接的后繼者。
公眾使用
任何人都可以申請使用哈勃空間望遠(yuǎn)鏡；對國籍或?qū)W術(shù)背景沒有限制，但分析資金僅適用于美國機(jī)構(gòu)。望遠(yuǎn)鏡上的使用時間競爭激烈，每個周期提交的提案中約有五分之一能夠贏得時間表上的時間。征集提案大Hubble Space Telescope Call for Proposals for Cycle17約每年發(fā)布一次，周期分配的時間大約為一年。提案分為幾類；“一般觀察員”建議是最常見的，涵蓋日常觀察。“快照觀測”是指目標(biāo)僅需45分鐘或更短的望遠(yuǎn)鏡時間（包括獲取目標(biāo)等開銷）的觀測。快照觀測用于填補(bǔ)望遠(yuǎn)鏡計(jì)劃中常規(guī)普通觀測計(jì)劃無法填補(bǔ)的空白。
天文學(xué)家可以提出“機(jī)會目標(biāo)”提案，其中如果在調(diào)度周期內(nèi)發(fā)生該提案涵蓋的瞬態(tài)事件，則安排觀測。此外，高達(dá)10%的望遠(yuǎn)鏡時間被指定為“主管酌情”（DD）時間。天文學(xué)家可以在一年中的任何時間申請使用DD時間，它通常被授予對超新星等意外瞬態(tài)現(xiàn)象的研究。DD時間的其他用途包括導(dǎo)致哈勃深場和哈勃超深場視圖的觀測，以及在望遠(yuǎn)鏡時間的前四個周期中由業(yè)余天文學(xué)家進(jìn)行的觀測。2012年，歐洲航天局舉辦了哈勃數(shù)據(jù)公共圖像處理競賽，以鼓勵在原始哈勃數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)“隱藏的寶藏”。
項(xiàng)目評價
美國學(xué)者埃里克·雷本提斯在《項(xiàng)目集管理與系統(tǒng)工程整合之道》中評價哈勃太空望遠(yuǎn)鏡最終通過一次維修任務(wù)得到修復(fù)，超過了它最初的性能指標(biāo)的50%，并成為這一階段最長期、最成功的科學(xué)任務(wù)之一。
美國學(xué)者約瑟夫·C·皮特在《技術(shù)思考技術(shù)哲學(xué)的基礎(chǔ)新》中評價哈勃太空光學(xué)望遠(yuǎn)鏡是一個體現(xiàn)了工程/制造缺陷的產(chǎn)品。
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