กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลช่วยให้มีการมองเห็นชั้นบรรยากาศที่ชัดเจนใช่หรือไม่?
กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล
การที่กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลลอยอยู่นอกชั้นบรรยากาศของโลกทำให้มันมีข้อได้เปรียบเหนือกว่ากล้องโทรทรรศน์ที่อยู่บนพื้นโลก นั่นคือภาพไม่ถูกรบกวนจากชั้นบรรยากาศ ไม่มีแสงพื้นหลังท้องฟ้า และสามารถสังเกตการณ์คลื่นอัลตราไวโอเลตได้โดยไม่ถูกรบกวนจากชั้นโอโซนบนโลก ตัวอย่างเช่น ภาพอวกาศห้วงลึกมากของฮับเบิลที่ถ่ายจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล คือภาพถ่ายวัตถุในช่วงคลื่นที่ตามองเห็นที่อยู่ไกลที่สุดเท่าที่เคยมีมา
ลำดับสิ่งประดิษฐ์ของสหรัฐ (ค.ศ. 1946–91)
หอดูดาวอวกาศเป็นเครื่องมือใดๆ, เช่น กล้องโทรทรรศน์, ในอวกาศที่ใช้สำหรับการสังเกตดาวเคราะห์ที่ห่างไกล, กาแลคซีและวัตถุอวกาศ. ในปี 1946, นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ทฤษฎีชาวอเมริกัน ลายแมน สปิตเซอร์ เป็นคนแรกที่มีความคิดของกล้องโทรทรรศน์ในอวกาศ, หนึ่งทศวรรษก่อนที่สหภาพโซเวียตเปิดตัวดาวเทียมดวงแรก, สปุตนิก, ขึ้นสู่วงโคจร.[12] ข้อเสนอของสปิตเซอร์เรียกหากล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่ที่จะไม่ถูกขัดขวางโดยชั้นบรรยากาศของโลก.[12] หลังจากที่วิ่งเต้นในปี 1960s และปี 1970s สำหรับระบบดังกล่าวที่จะสร้าง, วิสัยทัศน์ของสปิตเซอร์ในที่สุดก็เป็นรูปร่างเป็นกล้องโทรทรรศน์แสงเครื่องแรกของโลก, กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล, ซึ่งถูกยิงขึ้นในวันที่ 20 เดือนเมษายน ค.ศ. 1990 โดยกระสวยอวกาศดิสคัฟเวอรี (STS -31).[13][14] กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล
นอกจากความเสียหายที่เกิดขึ้นกับไจโรสโคปแล้ว กล้องฮับเบิลจะต้องได้รับการเปลี่ยนแบตเตอรี ภารกิจซ่อมบำรุงที่ใช้หุ่นยนต์อาจยากเกินไปเพราะมันจะต้องรับภาระหลายอย่างมาก และหากเกิดความผิดพลาดขึ้น กล้องฮับเบิลก็อาจจะเสียหายอย่างถาวร อย่างไรก็ตาม กล้องฮับเบิลถูกออกมาให้ระหว่างที่มีการซ่อมบำรุงมันจะรับพลังงานจากเชื่อมต่อกับกระสวยอวกาศ ดังนั้น เราจึงอาจติดตั้งแบตเตอรีให้กับมันแทนการเปลี่ยนแบตเตอรีภายในได้ กล้องโทรทรรศน์อวกาศ GALEX
งานสังเกตการณ์ครั้งแรกเป็นงานที่อุทิศแด่ลูกเรือของกระสวยอวกาศโคลัมเบีย โดยทำการถ่ายภาพท้องฟ้าบริเวณกลุ่มดาวเฮอร์คิวลีส ในวันที่ 21 พฤษภาคม พ.ศ. 2546 เหตุที่เลือกย่านฟ้านี้เนื่องจากมันอยู่เหนือกระสวยอวกาศพอดีในเวลาที่มีการติดต่อกับศูนย์ควบคุมการบินขององค์การนาซาเป็นครั้งสุดท้าย ดาราจักร
นับตั้งแต่ทศวรรษ 1990 กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลได้ช่วยให้การสังเกตการณ์พัฒนายิ่งขึ้น การค้นพบประการหนึ่งคือ สสารมืดที่หายไปในดาราจักรของเราไม่อาจเป็นเพียงดาวฤกษ์เล็ก ๆ ที่จางมากแต่เพียงอย่างเดียว การสังเกตการณ์อวกาศห้วงลึกของฮับเบิล (Hubble Deep Field: HDF) ซึ่งเป็นการถ่ายภาพโดยเปิดรับแสงเป็นเวลานานในพื้นที่ที่ดูว่างเปล่าบนท้องฟ้า ได้เผยให้เห็นว่ามีดาราจักรอื่นอีกราว 125,000 ล้านแห่งในเอกภพแห่งนี้ เทคโนโลยีที่ก้าวหน้าขึ้นในการตรวจจับภาพสเปกตรัมซึ่งมองไม่เห็นด้วยตาเปล่า (กล้องโทรทรรศน์วิทยุ กล้องอินฟราเรด และกล้องโทรทรรศน์รังสีเอกซ์) ช่วยให้เราสามารถตรวจพบดาราจักรอื่น ๆ ที่กล้องฮับเบิลตรวจไม่พบ โดยเฉพาะอย่างยิ่งการสำรวจดาราจักรในเขตบดบัง (ส่วนที่ถูกบดบังโดยทางช้างเผือก) ทำให้มีการค้นพบดาราจักรใหม่ได้บ้าง กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล
เมื่อก่อน กล้องโทรทรรศน์ฮับเบิลเก็บข้อมูลไว้บนยานโดยใช้เครื่องบันทึกเทป ต่อมาได้มีการเปลี่ยนเป็นเครื่องบันทึกข้อมูลแบบโซลิดสเตตระหว่างภารกิจซ่อมบำรุงที่ 2 และ 3A ข้อมูลจากยานจะถูกส่งมายังโลกผ่านระบบดาวเทียมติดตามและถ่ายทอดข้อมูล (Tracking and Data Relay Satellite System) ซึ่งเป็นระบบที่ออกแบบให้ดาวเทียมที่อยู่ในวงโคจรระดับต่ำของโลกสามารถติดต่อสื่อสารกับศูนย์ควบคุมได้ถึง 85% ของการโคจร ข้อมูลจะถูกส่งมาที่ศูนย์ควบคุมระบบดาวเทียมติดตามและถ่ายทอดข้อมูล และจะถูกส่งต่อไปยังศูนย์การบินอวกาศก็อดเดิร์ด จากนั้นจะถูกส่งไปยังสถาบันวิทยาศาสตร์กล้องโทรทรรศน์อวกาศเพื่อเก็บเข้าคลังข้อมูลในท้ายที่สุด[55] สเปกโตรกราฟต้นกำเนิดจักรวาล
สเปกโตรกราฟต้นกำเนิดจักรวาล (; COS) เป็นเครื่องมือวัดชิ้นหนึ่งที่อยู่ในแผนงานติดตั้งบนกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล จะนำขึ้นสู่อวกาศในภารกิจซ่อมบำรุงครั้งสุดท้ายในเดือนกุมภาพันธ์ ค.ศ. 2009 ออกแบบมาเพื่อถ่ายภาพสเปกโตรกราฟของคลื่นอัลตราไวโอเลตของแหล่งกำเนิดแสงแบบจุด เป้าหมายทางวิทยาศาสตร์ของเครื่องมือนี้รวมถึงการศึกษาจุดกำเนิดของโครงสร้างขนาดใหญ่ในเอกภพ การก่อตัวและวิวัฒนาการของดาราจักร รวมถึงการกำเนิดของกลุ่มดาวและระบบดาวเคราะห์ต่างๆ สเปกโตรกราฟต้นกำเนิดจักรวาลได้รับการพัฒนาและสร้างขึ้นโดยห้องวิจัยฟิสิกส์ดาราศาสตร์ที่ศูนย์ศึกษาฟิสิกส์ดาราศาสตร์และดาราศาสตร์อวกาศ (Center for Astrophysics and Space Astronomy; CASA) ที่มหาวิทยาลัยโคโลราโดที่เมือง Boulder กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล
สปิตเซอร์อุทิศตัวเขาให้กับการผลักดันให้มีการพัฒนากล้องโทรทรรศน์อวกาศ ใน ค.ศ. 1962 สมาคมวิทยาศาสตร์แห่งชาติของสหรัฐอเมริกาสนับสนุนให้การพัฒนากล้องโทรทรรศน์อวกาศเป็นส่วนหนึ่งของโครงการอวกาศ ค.ศ. 1965 สปิตเซอร์ได้รับแต่งตั้งให้เป็นหัวหน้าคณะกรรมการกำหนดวัตถุประสงค์สำหรับการสร้างกล้องโทรทรรศน์อวกาศขนาดใหญ่ กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล
บริษัทเพอร์กินเอลเมอร์เริ่มสร้างกระจกที่จะใช้ในกล้องโทรทรรศน์ฮับเบิลใน ค.ศ. 1979 ด้วยแก้วที่มีอัตราการขยายตัวต่ำมาก มันประกอบด้วยแก้วที่มีความหนาหนึ่งนิ้วจำนวนสองแผ่นประกบโครงข่ายรูปรังผึ้งเพื่อลดน้ำหนักของกระจกให้น้อยที่สุด บริษัททำการขัดกระจกจนถึงเดือนพฤษภาคม ค.ศ. 1981 รายงานของนาซาตั้งคำถามถึงโครงสร้างการจัดการของบริษัท การขัดกระจกเลื่อนไปและเริ่มใช้เงินมากกว่างบประมาณที่ตั้งไว้ นาซายกเลิกการสร้างกระจกสำรองเพื่อประหยัดงบประมาณและเลื่อนวันส่งกล้องโทรทรรศน์ไปเป็นเดือนตุลาคม ค.ศ. 1984 กระจกก่อสร้างเสร็จเมื่อปลายปี ค.ศ. 1981 และเคลือบด้วยอะลูมิเนียมหนา 65 นาโนเมตรเพื่อสะท้อนแสงและแมกนีเซียมฟลูออไรด์หนา 25 นาโนเมตรเพื่อป้องกันผิวกระจก[17] อุปกรณ์สังเกตการณ์ดาราศาสตร์ในวงโคจร
OAO-B มีภารกิจนำกล้องโทรทรรศน์อัลตราไวโอเลตขนาด 38 นิ้วขึ้นไปเพื่อตรวจลำแสงของวัตถุที่ไม่ค่อยสว่างนัก แต่โชคร้ายที่จรวดนำส่งไม่ยอมแยกตัวออกจากดาวเทียมระหว่างการขึ้นสู่อวกาศเมื่อ 3 พฤศจิกายน ค.ศ. 1970 ดาวเทียมจึงย้อนกลับเข้ามาสู่บรรยากาศของโลกและตกลงในมหาสมุทรแอตแลนติกในเวลาต่อมา หลุมดำ
จากข้อมูลสมาคมดาราศาสตร์อเมริกา ดาราจักรขนาดใหญ่มักจะมีหลุมดำขนาดใหญ่ที่ใจกลาง โดยที่มวลของหลุมดำจะแปรผันตรงกับดาราจักรที่มันอยู่ มีการใช้กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลและกล้องโทรทรรศน์ภาพพื้นในฮาวายในการสำรวจดาราจักรขนาดใหญ่ ดาราจักร
ประเด็นนี้คลี่คลายลงได้ในช่วงต้นทศวรรษ 1920 เมื่อ เอ็ดวิน ฮับเบิล อาศัยกล้องโทรทรรศน์กล้องใหม่ของเขา สามารถแยกแยะองค์ประกอบด้านนอกของเนบิวลารูปก้นหอยจำนวนหนึ่งได้ว่ามันประกอบด้วยดาวฤกษ์เดี่ยว ๆ หลายดวง และระบุดาวแปรแสงชนิดเซเฟอิดได้อีกด้วย ทำให้เขาสามารถประเมินระยะห่างของเนบิวลาเหล่านั้นได้ว่ามันอยู่ห่างไกลจากโลกของเราเกินกว่าที่จะเป็นส่วนหนึ่งของทางช้างเผือก ปี ค.ศ. 1936 ฮับเบิลสร้างระบบการจัดกลุ่มดาราจักรซึ่งยังคงใช้มาจนถึงปัจจุบัน เรียกว่า "ลำดับของฮับเบิล" (Hubble Sequence) อวกาศห้วงลึกของฮับเบิล
หลังจากการถ่ายภาพสังเกตการณ์ของ HDF ไปได้สามปี มีการถ่ายภาพห้วงอวกาศในลักษณะเดียวกันที่ซีกโลกใต้ ใช้ชื่อว่า อวกาศห้วงลึกของฮับเบิลด้านใต้ (Hubble Deep Field South) ภาพที่ได้จากการสังเกตการณ์ทั้งสองครั้งมีความคล้ายคลึงกัน ซึ่งเป็นการยืนยันแนวคิดที่ว่า เอกภพมีความเป็นหนึ่งเดียวกันในระดับมหภาค และโลกตั้งอยู่ในตำแหน่งทั่วไปในเอกภพ (ตามหลักการพื้นฐานจักรวาลวิทยา (cosmological principle)) ปี ค.ศ. 2004 มีการสังเกตการณ์อีกครั้งหนึ่ง ได้ภาพอวกาศห้วงลึกยิ่งกว่าชื่อว่า อวกาศห้วงลึกมากของฮับเบิล (Hubble Ultra Deep Field: HUDF) โดยใช้เวลาในการสังเกตการณ์ทั้งสิ้น 11 วัน ภาพ HUDF เป็นแผนภาพอวกาศที่ลึกที่สุดเท่าที่เคยมีการสังเกตการณ์มาภายใต้ความยาวคลื่นที่มองเห็นได้ด้วยตา กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล
กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลฉลองอายุครบ 20 ปีเมื่อวันที่ 22 เมษายน ค.ศ. 2010 ในโอกาสนี้ NASA, ESA, และสถาบันกล้องโทรทรรศน์อวกาศ (STScI) ร่วมเฉลิมฉลองโดยการเผยแพร่ภาพของเนบิวลากระดูกงูเรือ[54] กล้องโทรทรรศน์อวกาศคอมป์ตัน
กล้องโทรทรรศน์อวกาศคอมพ์ตัน หรือ กล้องรังสีแกมมาคอมพ์ตัน () เป็นหอสังเกตการณ์ดวงที่สองของนาซาในโครงการหอดูดาวเอกที่ส่งขึ้นสู่อวกาศ หลังจากที่ส่งกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลขึ้นไปก่อนหน้านั้น กล้องโทรทรรศน์อวกาศคอมพ์ตันตั้งชื่อตาม ดร. อาร์เทอร์ ฮอลลี คอมพ์ตัน นักวิทยาศาสตร์รางวัลโนเบลที่สร้างผลงานโดดเด่นด้านฟิสิกส์รังสีแกมมา กล้องคอมพ์ตันสร้างโดยสถาบัน TRW (ปัจจุบันคือสถาบันเทคโนโลยีอวกาศนอร์ทรอพ กรัมแมน) ในแคลิฟอร์เนีย ใช้เวลาสร้างทั้งสิ้น 14 ปี ขึ้นสู่อวกาศโดยกระสวยอวกาศแอตแลนติส เที่ยวบิน STS-37 เมื่อวันที่ 5 เมษายน ค.ศ. 1991 และได้ทำงานจนกระทั่งปลดระวางในวันที่ 4 มิถุนายน ค.ศ. 2000 กล้องคอมพ์ตันโคจรอยู่ในวงโคจรต่ำของโลกที่ระดับความสูงประมาณ 450 กิโลเมตร เพื่อหลบหลีกผลกระทบจากแถบรังสีแวนอัลเลน นับเป็นเครื่องมือทางฟิสิกส์ดาราศาสตร์ที่มีน้ำหนักมากที่สุดเท่าที่เคยส่งขึ้นสู่อวกาศ ด้วยน้ำหนักถึง 17,000 กิโลกรัม กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล
หลังจากที่มีการใช้งานกระสวยอวกาศอีกครั้งในปี ค.ศ. 1988 กล้องโทรทรรศน์ฮับเบิลก็มีกำหนดการส่งในปี ค.ศ. 1990 โดยจะต้องมีการล้างฝุ่นที่เกาะอยู่บนกระจกตั้งแต่สร้างเสร็จด้วยก๊าซไนโตรเจนและจะต้องถูกทดสอบให้แน่ใจว่าระบบทุกระบบยังทำงานได้เป็นปกติ ในที่สุด กระสวยอวกาศดิสคัฟเวอรี เที่ยวบินที่ STS-31 ก็ได้นำกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลขึ้นสู่วงโคจรของโลกเมื่อวันที่ 24 เมษายน ค.ศ. 1990[23] รีอาซิลเวีย
การศึกษาสเปกโทรสโกปีของฮับเบิลได้แสดงให้เห็นว่าแอ่งอุตกาบาตนี้เจาะลึกลงไปบนชั้นต่าง ๆ เปลือกดาวและอาจจะเจาะลงไปถึงเนื้อดาวตามผลที่แสดงโดยเส้นสเปกตรัมของโอลิวีน ดาวอังคาร
ดาวอังคารสามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่าจากโลกโดยง่ายซึ่งจะปรากฏให้เห็นเป็นสีออกแดง มีความส่องสว่างปรากฏได้ถึง −2.91 ซึ่งเป็นรองเพียงดาวพฤหัสบดี ดาวศุกร์ ดวงจันทร์ และดวงอาทิตย์ กล้องโทรทรรศน์ภาคพื้นดินโดยทั่วไปมีขีดจำกัดการมองเห็นรายละเอียดของภูมิประเทศขนาดประมาณ 300 กิโลเมตรเมื่อโลกและดาวอังคารเข้าใกล้กันมากที่สุดอันเป็นผลจากบรรยากาศของโลก บิกแบง
ทางด้านของฮับเบิลก็พยายามพัฒนาตัวชี้วัดระยะทางหลายรูปแบบนับแต่ ค.ศ. 1924 ซึ่งเป็นการเบิกทางของบันไดระยะห่างของจักรวาล เขาใช้กล้องโทรทรรศน์ฮุกเกอร์ ขนาด 100 นิ้ว (2,500 มม.) ที่หอดูดาวเมาท์วิลสัน ทำให้สามารถประเมินระยะห่างระหว่างดาราจักรได้จากผลการตรวจวัดการเคลื่อนไปทางแดง ซึ่งมีการวัดค่าไว้ก่อนหน้านี้แล้วโดยสลิเฟอร์ ฮับเบิลค้นพบความเกี่ยวพันระหว่างระยะทางกับความเร็วในการเคลื่อนถอยในปี ค.ศ. 1929 ปัจจุบันความสัมพันธ์ข้อนี้เป็นที่รู้จักในชื่อ กฎของฮับเบิล[7] งานของเลอแม็ทร์สนับสนุนผลงานชิ้นนี้ และเขาได้สร้างหลักการพื้นฐานจักรวาลวิทยาขึ้น[8] สเปกโตรกราฟต้นกำเนิดจักรวาล
เครื่องมือนี้จะนำขึ้นไปติดตั้งแทนที่เครื่องแก้ไขภาพกล้องโทรทรรศน์อวกาศ (COSTAR) เพื่อให้ช่วยเหลือการทำงานของสเปกโตรกราฟกล้องโทรทรรศน์อวกาศซึ่งจะมีการซ่อมแซมในภารกิจซ่อมบำรุงคราวเดียวกัน โดยที่สเปกโตรกราฟกล้องโทรทรรศน์อวกาศจะทำงานที่ช่วงความยาวคลื่นที่กว้างกว่า ส่วนสเปกโตรกราฟต้นกำเนิดจักรวาลจะทำงานที่ละเอียดมากกว่าโดยเฉพาะในช่วงคลื่นอัลตราไวโอเลต กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล
ภาพอวกาศห้วงลึกของฮับเบิลและภาพอวกาศห้วงลึกมากของฮับเบิล เป็นภาพถ่ายท้องฟ้าที่ตามองเห็นที่ลึกที่สุดเท่าที่อุปกรณ์ใด ๆ จะถ่ายได้ ภาพนี้เปิดเผยให้เห็นดาราจักรที่อยู่ไกลหลายพันล้านปีแสงและทำให้เกิดรายงานทางวิทยาศาสตร์อีกจำนวนมาก เปรียบดังหน้าต่างบานใหม่ที่นำพาเราไปสู่เอกภพยุคเริ่มต้น กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล
การซ่อมครั้งนี้จะทำให้กล้องฮับเบิลสามารถใช้งานได้อย่างน้อยจนถึงปี ค.ศ. 2014 ซึ่งเป็นปีที่จะมีการส่งกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์เพื่อใช้งานแทนต่อไป กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ มีความสามารถสูงกว่ากล้องฮับเบิลมาก แต่มันจะใช้สำรวจคลื่นช่วงอินฟราเรดเท่านั้น และไม่สามารถทดแทนความสามารถในการสังเกตสเปกตรัมในช่วงที่ตามองเห็นและช่วงอัลตราไวโอเลตของฮับเบิลได้ กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล
เพื่อตอบโต้เหตุการณ์นี้ นักดาราศาสตร์จำนวนมากต่างก็เข้าพบกับสมาชิกรัฐสภาและสมาชิกวุฒิสภาตัวต่อตัวและจัดทำโครงการชักชวนให้ประชาชนเห็นความสำคัญของกล้องโทรทรรศน์อวกาศ สมาคมวิทยาศาสตร์แห่งชาติจัดทำรายงานเน้นย้ำถึงความสำคัญของกล้องโทรทรรศน์อวกาศ ท้ายที่สุด วุฒิสภาจึงเห็นชอบกับโครงการนี้โดยให้ตัดงบประมาณลงครึ่งหนึ่งจากเดิมที่ผ่านโดยรัฐสภา[8] กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล
คณะกรรมการสืบสวนกล่าวว่าปัญหานี้เป็นความผิดของบริษัทเพอร์กินเอลเมอร์ นาซาพบว่าบริษัทเพอร์กินเอลเมอร์ไม่ได้ถือว่ากระจกเป็นอุปกรณ์ที่สำคัญของกล้องโทรทรรศน์และยังมั่นใจในตัวเองมากจนไม่ให้นาซาเข้ามาตรวจสอบกระบวนการการผลิต คณะกรรมการสืบสวนวิพากษ์วิจารณ์บริษัทเพอร์กินเอลเมอร์ในเรื่องปัญหาการจัดการอย่างรุนแรง นอกจากนี้ นาซายังถูกวิพากษ์วิจารณ์ที่ไม่ยอมแก้ไขปัญหาการควบคุมคุณภาพ เช่น การยึดถือผลการทดสอบจากอุปกรณ์เพียงอุปกรณ์เดียว[29] กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล
ในคริสต์ทศวรรษ 1960 มีการตั้งสมมติฐานว่าหลุมดำอาจอยู่ตรงกลางของดาราจักรบางแห่ง และในคริสต์ทศวรรษ 1980 มีการค้นพบวัตถุที่อาจเป็นหลุมดำจำนวนหนึ่ง ภาพถ่ายความละเอียดสูงจากกล้องฮับเบิลแสดงให้เห็นว่ามีความเป็นไปได้ที่จะมีหลุมดำอยู่ตรงกลางของทุกดาราจักรจริง ๆ กล้องฮับเบิลยังทำให้เห็นอีกว่ามวลของหลุมดำมีความสัมพันธ์กับคุณลักษณะของดาราจักรอย่างใกล้ชิด ผลงานของกล้องฮับเบิลช่วยทำให้เรามีความเข้าใจในเรื่องของดาราจักรและหลุมดำอย่างลึกซึ้งมากยิ่งขึ้น กล้องโทรทรรศน์อวกาศเฮอร์เชล
กล้องเฮอร์เชลสามารถตรวจจับวัตถุในอวกาศที่เย็นจัดและมัวจัดที่สุดจากการบดบังของฝุ่นได้ เช่นในเขตหมอกฝุ่นซึ่งเป็นแหล่งกำเนิดดาวฤกษ์ หรือดาราจักรขุ่นมัวที่เริ่มก่อตัวขึ้นจากการรวมกลุ่มของดาวฤกษ์ใหม่ การสังเกตการณ์สามารถมองทะลุเมฆที่กำเนิดดาวฤกษ์ได้ และสามารถตรวจจับโมเลกุลที่เป็นต้นกำเนิดของชีวิต เช่น น้ำ ได้ว่ากำลังก่อตัวขึ้นหรือไม่ กล้องสำรวจขั้นสูง
กล้องสำรวจขั้นสูงเป็นกล้องที่มีความสามารถหลายอย่างจนทำให้มันกลายเป็นเครื่องมือหลักของกล้องฮับเบิลไปอย่างรวดเร็ว ข้อได้เปรียบของมันเหนือเครื่องมืออื่นๆ ได้แก่ มันสามารถเคลื่อนที่ได้ตามแกนสามแกนอิสระ ตรวจจับคลื่นย่านอัลตราไวโอเลตจนถึงอินฟราเรด มีพื้นที่สำรวจกว้างและมีประสิทธิภาพควอนตัมสูง ทำให้กล้องโทรทรรศน์ฮับเบิลมีประสิทธิภาพในการค้นหามากเพิ่มขึ้นสิบเท่า นอกจากนี้มันยังมีมีฟิลเตอร์เป็นจำนวนมาก มีความสามารถในการป้องกันแสงความเข้มสูงจากดาวฤกษ์ การวัดโพลาไรเซชันของแสง และการเลือกแสงในช่วงความยาวคลื่นที่ต้องการ การที่มันมีความไวต่อแสงสูงมากทำให้นักดาราศาสตร์สามารถถ่ายภาพจักรวาลอันไกลโพ้นอย่างภาพอวกาศห้วงลึกมากของฮับเบิล (Hubble Ultra Deep Field) ได้และสามารถถ่ายภาพปรากฏการณ์ทางดาราศาสตร์ตั้งแต่ดาวหางในระบบสุริยะของเราไปจนถึงควอซาร์ที่ไกลที่สุดเท่าที่มนุษย์ค้นพบ กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล
การออกแบบยานอวกาศที่ใช้บรรจุกล้องโทรทรรศน์ฮับเบิลและอุปกรณ์ต่าง ๆ ถือเป็นความท้าทายทางวิศวกรรมอย่างหนึ่ง มันจะต้องทนต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างมหาศาลระหว่างช่วงที่มันได้รับแสงอาทิตย์โดยตรงและช่วงที่มันอยู่ในเงามืดของโลก และจะต้องมั่นคงเพียงพอที่จะทำให้ระบบชี้ตำแหน่งกล้องโทรทรรศน์จากพื้นโลกชี้ได้แม่นยำ ฉนวนที่หุ้มห่อหลายชั้นช่วยทำให้อุณหภูมิในกล้องโทรทรรศน์คงที่และล้อมโครงอะลูมิเนียมที่มีกล้องโทรทรรศน์และอุปกรณ์ต่าง ๆ อยู่ภายใน ภายในโครงอะลูมิเนียมมีกรอบแกรไฟต์-อีพ็อกซีช่วยยึดส่วนประกอบของกล้องโทรทรรศน์ให้ติดแน่น กล้องถ่ายภาพสนามกว้างและดาวเคราะห์ 2
กล้องถ่ายภาพสนามกว้างและดาวเคราะห์ 2 ถูกสร้างโดยห้องทดลองการขับเคลื่อนด้วยไอพ่นขององค์การนาซาเพื่อแทนที่กล้องถ่ายภาพสนามกว้างและดาวเคราะห์ตัวก่อนที่ใช้งานมาตั้งแต่ ค.ศ. 1990 กล้องถ่ายภาพสนามกว้างและดาวเคราะห์ 2 มีระบบแก้ไขความพร่าเหตุขอบเลนส์ (spherical aberration) ของกระจกหลักของกล้องโทรทรรศน์ฮับเบิล วัตถุเฮอร์บิก-ฮาโร
วัตถุเฮอร์บิก-ฮาโร เป็นปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นเพียงชั่วคราว กินระยะเวลาเพียงไม่กี่พันปีเท่านั้น มันสามารถวิวัฒนาการไปได้ในเวลาอันรวดเร็วขณะที่เคลื่อนผ่านดาวต้นกำเนิดของมันเข้าไปยังกลุ่มเมฆในห้วงอวกาศระหว่างดวงดาว (สสารระหว่างดาว) การสังเกตการณ์จากกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลเผยให้เห็นวิวัฒนาการอันซับซ้อนของวัตถุชนิดนี้ภายในเวลาเพียงไม่กี่ปี เมื่อวัตถุนี้บางส่วนสลายตัวไปขณะที่บางส่วนสว่างขึ้นขณะที่ปะทะกับสสารอื่นในอวกาศระหว่างดาว เทคโนโลยีอวกาศ
กล้องโทรทรรศน์แบบสะท้อนแสงประกอบด้วยกระจกเว้าโค้งแบบพาราโบลาเรียกว่า กระจกหลัก (primary mirror) กับเลนส์ตาอีกอันหนึ่ง กำลังขยายของกล้องแบบสะท้อนแสงหาได้จาก
อ้างอิงกล้องโทรทรรศน์ กล้องโทรทรรศน์
ในการใช้กล้องดูดาวอุปกรณ์ที่สำคัญไม่แพ้กันเลยคือขาตั้งกล้องซึ่งจะทำให้ที่ตั้งกล้องไว้และหันกล้องไปในทิศทางที่ถูกต้องและล็อกอยู่ที่วัตถุนั้นเพื่อให้ผู้ศึกษาสามารถที่จะศึกษาวัตถุนั้นได้อย่างง่ายดาย แต่ในการสำรวจท้องฟ้านั้นขาตั้งกล้องกล้องจะต้องมีความแม่นยำและเที่ยงตรง รวมทั้งมั่นคงเป็นพิเศษทั้งนี้เพราะการสำรวจดวงดาวนั้นมีมุมในการหันขาตั้งกล้องที่สั้นมากๆอีกทั้งหากกล้องมีกำลังขยายที่สูงเข้าไปอีกการสั่นเพียงเล็กน้อยของขาตั้งกล้องจะทำให้ภาพนั้นสั่นไหวมากและไม่สามารถที่จะสำรวจท้องฟ้าได้เลยยังไม่รวมถึงการที่ดาวจะเคลื่อนที่ไปเรื่อยๆบนท้องฟ้าตามการหมุนของโลก ซึ่งหากสังเกตด้วยตาเปล่าก็จะไม่สามารถสังเกตเห็นได้แต่ในกำลังขยายสูงๆจะเห็นได้ว่าดาว กำลังเคลื่อนที่อยู่ซึ่งการเคลื่อนที่นี้จะทำให้ดาวหลุดออกนอกกล้องอย่างรวดเร็วและไม่สามารถสำรวจวัตถุนั้นได้จึงต้องใช้ขาตั้งกล้องที่มีความสามารถต่างๆเข้ามาทดแทนปัญหานี้ต่อไป อุปกรณ์สังเกตการณ์ดาราศาสตร์ในวงโคจร
อุปกรณ์สังเกตการณ์ดาราศาสตร์ในวงโคจร (; OAO) เป็นชุดหอดูดาวในอวกาศสี่ตัวขององค์การนาซาที่ส่งขึ้นสู่อวกาศระหว่างปี ค.ศ. 1966 - 1972 ซึ่งให้ผลสังเกตการณ์คุณภาพสูงสำหรับวัตถุท้องฟ้าในช่วงคลื่นอัลตราไวโอเลตได้เป็นครั้งแรก แม้อุปกรณ์สังเกตการณ์ 2 ตัวไม่ประสบความสำเร็จ แต่อุปกรณ์อีกสองตัวก็ประสบความสำเร็จอย่างยิ่งและช่วยกระตุ้นความสนใจในแวดวงนักดาราศาสตร์ให้มองเห็นความสำคัญของการสังเกตการณ์ในห้วงอวกาศ เป็นจุดเริ่มต้นที่นำไปสู่ความสำเร็จของกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล
เครื่องวัดความสว่างความเร็วสูงสร้างโดยมหาวิทยาลัยวิสคอนซิน แมดิสัน ใช้สำหรับสังเกตการณ์ดาวแปรแสงและวัตถุทางดาราศาสตร์ที่มีความสว่างไม่คงที่ สามารถวัดความสว่างได้ถึง 100,000 ครั้งต่อวินาที ด้วยความคลาดเคลื่อนไม่เกิน 2% หรือน้อยกว่า[19] กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล
การที่กล้องฮับเบิลโคจรอยู่ในชั้นบรรยากาศรอบนอกของโลก ทำให้วงโคจรของมันมีการเปลี่ยนแปลงไปเรื่อย ๆ ตามเวลาโดยที่ไม่สามารถคาดการณ์ได้อย่างแม่นยำ เพราะการเปลี่ยนแปลงความหนาแน่นของชั้นบรรยากาศรอบนอกอาจเกิดขึ้นได้จากสาเหตุมากมาย เหตุนี้ตำแหน่งของกล้องฮับเบิลจึงอาจคลาดเคลื่อนไปประมาณ 4,000 กม. ในทุก ๆ 6 สัปดาห์ การสรุปตารางการสังเกตการณ์จึงสามารถทำได้เพียงไม่กี่วันล่วงหน้าเท่านั้น เพราะหากกำหนดแผนล่วงหน้านานเกินไป เป้าหมายที่ต้องการสำรวจอาจไม่อยู่ในขอบเขตการสังเกตการณ์ในช่วงเวลาที่ระบุก็ได้[21] ดาวพลูโต
แผนที่ที่ดีกว่าถูกทำขึ้นจากภาพโดยกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล ซึ่งให้ความละเอียดสูงกว่า ให้รายละเอียดได้มากกว่า[85] และยังได้แก้เขจุดผิดพลาดเป็นระยะกว่า 100 กิโลเมตร รวมทั้งบริเวณขั้วดาวและจุดที่สว่างมากกว่า[86] แผนที่เหล่านี้ถูกทำโดยการประมวลผลที่ซับซ้อนของคอมพิวเตอร์ ซึ่งจะหาแบบแผนที่ที่สอดคล้องกับภาพจากฮับเบิล[139] และภาพนั้นก็กลายเป็นภาพที่ละเอียดที่สุดของดาวพลูโตจนกระทั่งยานนิวฮอไรซันส์ไปถึงในปี พ.ศ. 2558 เพราะกล้องสองตัวบนฮับเบิลที่ใช้ถ่ายภาพหยุดการใช้งานแล้ว[139] กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล
เนื่องจากกล้องฮับเบิลลอยอยู่ในชั้นบรรยากาศส่วนบน เราจึงไม่สามารถคำนวณตำแหน่งของมันได้อย่างแม่นยำเพราะความหนาแน่นของชั้นบรรยากาศส่วนบนนั้นขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายอย่าง การคำนวณตำแหน่งของกล้องฮับเบิลไว้ล่วงหน้าถึง 6 สัปดาห์อาจผิดพลาดได้ถึง 4,000 กิโลเมตร ดังนั้น นักดาราศาสตร์จึงมักจะส่งคำขอการใช้งานไม่กี่วันก่อนวันใช้ เพราะการขอล่วงหน้าไว้นานเกินอาจทำให้เมื่อถึงเวลาได้ใช้แล้วกล้องอาจจะไม่อยู่ในตำแหน่งที่คำนวณไว้[21] กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล
หลังจากที่ได้รับไฟเขียวให้เริ่มต้นโครงการแล้ว นาซาก็แบ่งงานไปให้กับหน่วยงานต่าง ๆ มากมาย ศูนย์การบินอวกาศมาร์แชลได้รับมอบหมายให้ออกแบบและก่อสร้างกล้องโทรทรรศน์ ศูนย์การบินอวกาศก็อดเดิร์ดได้รับมอบหมายให้ควบคุมอุปกรณ์วิทยาศาสตร์ทั้งหมดและเป็นศูนย์ควบคุมสำหรับโครงการนี้ ศูนย์การบินอวกาศมาร์แชลจ้างบริษัทเพอร์กินเอลเมอร์ (PerkinElmer) เพื่อออกแบบและสร้างอุปกรณ์ด้านภาพกับเซ็นเซอร์นำทางอย่างละเอียดสำหรับกล้องโทรทรรศน์ และจ้างบริษัทล็อกฮีด (Lockheed) เพื่อสร้างยานอวกาศที่จะใช้ขนส่งกล้องโทรทรรศน์[12] กล้องโทรทรรศน์กระจกเหลว
เนื่องจากรูปร่างของของเหลวนั้นจะขึ้นอยู่กับความถ่วง กล้องโทรทรรศน์แบบนี้จึงต้องมีการวางในตำแหน่งที่ตั้งตรง ทำให้กล้องโทรทรรศน์ต้องชี้ขึ้นไปยังจุดเหนือศีรษะเสมอ แต่ก็ไม่ใช่เรื่องที่ยุ่งยากแต่อย่างใด เพราะวัตถุในท้องฟ้าย่อมเปลี่ยนแปลงอยู่ตลอดเวลา ตามฤดูกาล และช่วงเวลาของวัน เครื่องวัดความสว่างความเร็วสูง
เครื่องวัดความสว่างความเร็วสูง (; HSP) เป็นเครื่องมือวัดทางวิทยาศาสตร์ชิ้นหนึ่งที่ติดตั้งอยู่บนกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล ออกแบบมาเพื่อตรวจวัดค่าความสว่าง (brightness) และขั้วแม่เหล็กของวัตถุท้องฟ้าหลายชนิด สามารถสังเกตการณ์ได้ในช่วงความยาวคลื่นของอัลตราไวโอเลต แสงที่ตามองเห็น และอินฟราเรด กล้องโทรทรรศน์อวกาศสปิตเซอร์
เนื่องจาก Spitzer เป็นกล้องที่เน้นสำรวจแหล่งกำเนิดอินฟราเรด ดังนั้น Spitzer จึงมักใช้สำรวจวัตถุอุณหภูมิต่ำเช่น สเปกตรัมของแสงจากวัตถุประเภทดาวเคราะห์ หรือระบบดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะ ตัวอย่างการค้นพบที่สำคัญคือ การค้นพบองค์ประกอบไอน้ำบนดาวเคราะห์ HD 209458 b โดยใช้เครื่องรับรู้อินฟราเรดย่าน 7.5 - 13.2 ไมโครเมตร กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล
ภารกิจซ่อมบำรุงครั้งถัด ๆ มาดูจะตื่นเต้นน้อยกว่า แต่มันก็ทำให้กล้องฮับเบิลมีความสามารถใหม่ ๆ เพิ่มขึ้น กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล
มีโครงการประชาสัมพันธ์มากมายที่คอยแจ้งผลงานของกล้องฮับเบิลต่อสาธารณชน โครงการมรดกฮับเบิลเป็นโครงการที่ช่วยสร้างรูปถ่ายคุณภาพสูงเพื่อให้สาธารณชนได้เห็นวัตถุท้องฟ้าที่แปลกประหลาดและน่าสนใจ ทีมงานในโครงการประกอบด้วยทั้งนักดาราศาสตร์อาชีพและสมัครเล่น รวมถึงประชาชนทั่วไปที่ไม่มีพื้นฐานด้านดาราศาสตร์มาก่อน แต่ประทับใจกับความสวยงามของภาพจากกล้องฮับเบิล โครงการมรดกฮับเบิลได้รับอนุญาตให้ใช้เวลาส่วนหนึ่งในการสังเกตการณ์วัตถุท้องฟ้าซึ่งอาจไม่สามารถถ่ายภาพในช่วงคลื่นแสงที่จำเป็นสำหรับสร้างภาพแบบเต็มรูปได้ด้วยเหตุผลทางวิทยาศาสตร์บางประการ[62] กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล
อย่างไรก็ตาม มีการตั้งข้อสงสัยในความสามารถของบริษัทเพอร์กินเอลเมอร์ เนื่องจากงบประมาณและเวลาที่ใช้สร้างอุปกรณ์ด้านภาพส่วนอื่น ๆ นั้นเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ จนนาซาถูกกล่าวหาว่า "เปลี่ยนแปลงกำหนดการได้ทุกวัน" นาซาเลื่อนวันส่งกล้องโทรทรรศน์ไปในเดือนเมษายน ค.ศ. 1985 แต่บริษัทเพอร์กินเอลเมอร์ก็ยังเลื่อนกำหนดส่งไปเรื่อย ๆ จนนาซาต้องเลื่อนวันส่งกล้องไปจนถึงเดือนมีนาคมและเดือนกันยายน ค.ศ. 1986 ในท้ายที่สุด งบประมาณที่ใช้ทั้งหมดเพิ่มขึ้นถึง 1.175 พันล้านดอลลาร์สหรัฐ[12] กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล
ประวัติศาสตร์ของกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลสามารถย้อนไปได้ตั้งแต่ ค.ศ. 1946 เมื่อนักดาราศาสตร์ชื่อ ไลแมน สปิตเซอร์ เขียนรายงานว่าด้วย ข้อได้เปรียบของการสังเกตการณ์ทางดาราศาสตร์จากนอกโลก[7] เขากล่าวถึงข้อได้เปรียบสองประการของการสังเกตการณ์ทางดาราศาสตร์จากอวกาศซึ่งกล้องโทรทรรศน์บนโลกไม่สามารถทำได้ ข้อได้เปรียบประการแรกคือความคมชัดเชิงมุมจะถูกจำกัดโดยการเลี้ยวเบนเท่านั้น มันจะไม่ถูกรบกวนโดยชั้นบรรยากาศของโลกซึ่งเป็นสาเหตุหนึ่งที่ทำให้เราเห็นดวงดาวกะพริบระยิบระยับบนท้องฟ้า กล้องโทรทรรศน์ในเวลานั้นมีความคมชัดเชิงมุมอยู่ที่ 0.5–1.0 พิลิปดา ข้อได้เปรียบประการที่สองคือกล้องโทรทรรศน์ในอวกาศสามารถสำรวจคลื่นอินฟราเรดและคลื่นอัลตราไวโอเลตได้ ซึ่งคลื่นสองคลื่นนี้ถูกชั้นบรรยากาศของโลกดูดซับไว้อย่างมาก กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล
กล้องโทรทรรศน์ฮับเบิลถูกออกแบบมาให้รับการซ่อมบำรุงในอวกาศได้ นักดาราศาสตร์จึงเริ่มหาทางแก้ไขปัญหาทันทีหลังจากพบปัญหาโดยจะนำไปแก้ไขในภารกิจซ่อมบำรุงครั้งแรกที่มีกำหนดในปี ค.ศ. 1993 แม้ว่าบริษัทโกดักและบริษัทไอเทคได้สร้างกระจกสำรองสำหรับกล้องฮับเบิลขึ้นมาแล้ว แต่มันเป็นไปไม่ได้ที่จะนำกระจกเหล่านี้ขึ้นไปติดตั้งบนอวกาศ หรือหากจะนำกล้องโทรทรรศน์กลับมาบนโลกเพื่อมาซ่อมก็จะต้องเสียค่าใช้จ่ายจำนวนมหาศาลและเสียเวลามาก อย่างไรก็ตาม แม้ว่ากระจกจะมีความคลาดเคลื่อนแต่ก็เป็นความคลาดเคลื่อนที่สามารถวัดได้อย่างละเอียด นักดาราศาสตร์จึงแก้ปัญหาด้วยการสร้างอุปกรณ์เสริมที่มีความคลาดเคลื่อนเท่ากับกระจกเดิมแต่มีทิศตรงกันข้ามขึ้นไปติดตั้งบนกล้องโทรทรรศน์ เปรียบเสมือนการสวม "แว่นตา" ให้กับกล้องโทรทรรศน์นั่นเอง[31] อุปกรณ์ถ่ายเทประจุ
กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล, โดยเฉพาะอย่างยิ่ง, ได้พัฒนาอย่างมากในชุดของขั้นตอน ("pipeline การลดข้อมูล") เพื่อแปลงข้อมูล CCD ดิบให้เป็นภาพที่มีประโยชน์
กล้อง CCD ที่ใช้ในการถ่ายภาพอวกาศ มักจะต้องการการติดตั้งที่มีความทนทานเพื่อรับมือกับ การสั่นสะเทือนจากลมและแหล่งอื่นๆ พร้อมกับน้ำหนักที่มากของแพลตฟอร์มการถ่ายภาพส่วนใหญ่ เพื่อถ่ายภาพยาวๆของกาแลคซีและเนบิวล่า นักดาราศาสตร์หลายคนใช้เทคนิคที่เรียกว่า auto-guiding ตัว autoguiders ส่วนใหญ่ใช้ชิป CCD ตัวที่สองเพื่อเฝ้าดูการเบี่ยงเบนระหว่าง การถ่ายภาพ ชิปนี้สามารถตรวจพบข้อผิดพลาดได้อย่างรวดเร็วในการติดตามและออกคำสั่งให้มอเตอร์ที่ขี่อยู่เพื่อแก้ไขให้พวกมัน
การประยุกต์ใช้ทางดาราศาสตร์ทั้ไม่ปกติที่น่าสนใจของ CCDs ทีถูกเรียกว่า drift-scanning, ใช้ CCD เพื่อทำให้กล้องเทเลสโคปทำตัวเหมือนกล้องโทรทรรศน์ตามร่องรอยและติดตามการเคลื่อนไหวของท้องฟ้า ประจุใน CCD จะถูกถ่ายโอนและอ่านในทิศทางขนานกับการเคลื่อนที่ของท้องฟ้าและที่ความเร็วเท่ากัน ด้วยวิธีนี้ กล้องเทเลสโคปสามารถสร้างภาพท้องฟ้าแสดงภูมิภาคขนาดใหญ่กว่าสาขาของมุมมองปกติ การสำรวจท้องฟ้าของ สโลน ดิจิทัล เป็นตัวอย่างที่ มีชื่อเสียงที่สุดของงานนี้ โดยการใช้เทคนิคเพื่อผลิตชุดที่แน่นอนของการสำรวจท้องฟ้าที่ใหญ่ที่สุดและก็ยังประสบความสำเร็จ กล้องถ่ายภาพสนามกว้างและดาวเคราะห์
กล้องถ่ายภาพสนามกว้างและดาวเคราะห์เกิดจากแนวคิดของ James A. Westphal ศาสตราจารย์วิชาอวกาศดาวเคราะห์จากสถาบันเทคโนโลยีแคลิฟอร์เนีย ถูกออกแบบและก่อสร้างโดยห้องทดลองการขับเคลื่อนด้วยไอพ่นขององค์การนาซา ในเวลานั้น อุปกรณ์ถ่ายเทประจุ (CCD) ยังไม่ถูกนำมาใช้งานทางดาราศาสตร์มากนัก แต่ประสิทธิภาพของมันก็ทำให้นักดาราศาสตร์เห็นว่าควรใช้มันในกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล
มีการวางแผนแต่เดิมไว้ว่าจะนำกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลกลับสู่โลกด้วยกระสวยอวกาศ แต่เนื่องจากการปลดระวางยานกระสวยอวกาศทั้งหมดเมื่อไม่นานมานี้ทำให้แผนการนี้ไม่อาจดำเนินได้อีกต่อไป วิศวกรของนาซ่าได้พัฒนาระบบ Soft Capture and Rendezvous System (SCRS) ซึ่งเป็นอุปกรณ์รูปร่างคล้ายวงแหวนสำหรับเข้าเทียบลำกล้องของกล้องฮับเบิลในอนาคต เพื่อเข้าจับและนำกล้องไปทิ้งโดยปฏิบัติการที่อาจใช้หุ่นยนต์หรือใช้คนควบคุมก็ได้[48] กระสวยอวกาศแอตแลนติสได้ปล่อยกล้องฮับเบิลกลับเข้าสู่วงโคจรแล้ว ภารกิจในอันดับต่อไปคือการนำกล้องออกจากวงโคจรหลังจากสิ้นสุดอายุการใช้งาน กล้องโทรทรรศน์
กล้องโทรทรรศน์ คืออุปกรณ์ที่ใช้ขยายสิ่งต่างๆวัตถุท้องฟ้าโดยอาศัยหลักการรวมอันมากมายแสง เพื่อให้สามารถมองเห็นวัตถุท้องฟ้าที่ไม่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่าเพราะมันไกลเกินไป หรือทำให้มองเห็นได้ชัดขึ้น และมีขนาดใหญ่ขึ้นตามขนาด กล้องโทรทรรศน์ได้ถูกคิดค้นขึ้นครั้งแรกเมื่อปี ค.ศ. 1608 โดยฮานส์ ช่างทำแว่นคนหนึ่งซึ่งต่อมาค้นพบว่าหากนำเลนส์มาวางเรียงกับให้ได้ระยะที่ถูกต้องเลนส์สามารถขยายภาพที่อยู่ไกลๆได้ใกล้ขึ้น และ 1 ปีต่อมา กาลิเลโอ กาลิเลอิ ก็ได้ นำมาสำรวจท้องฟ้าเป็นครั้งแรกซึ่งในตอนนั้นเป็นกล้องหักเหแสงที่มีกำลังขยายไม่ถึง 30 เท่า เท่านั้นแต่ก็ทำให้เห็นรายละเอียดต่างๆมากมายของดวงดาวต่างๆที่ยังไม่เคยเห็นมาก่อนทำให้เป็นจุดเริ่มต้นของการเริ่มมาสำรวจท้องฟ้าโดยใช้กล้องโทรทรรศน์ กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล
ภารกิจซ่อมบำรุง 2 เดินทางด้วยกระสวยอวกาศดิสคัฟเวอรีเมื่อเดือนกุมภาพันธ์ ค.ศ. 1997 เป็นการติดตั้งสเปกโตรกราฟกล้องโทรทรรศน์อวกาศ และ กล้องใกล้อินฟราเรดและสเปกโตรมิเตอร์หลายวัตถุ (Near Infrared Camera and Multi-Object Spectrometer: NICMOS) เปลี่ยนอุปกรณ์สเปกโตรกราฟความละเอียดสูงก็อดเดิร์ดและสเปกโตรกราฟวัตถุมัว เปลี่ยนเครื่องบันทึกเทปเป็นเครื่องบันทึกโซลิดสเตต ซ่อมฉนวนความร้อนที่ฉีกขาด และปรับวงโคจรของกล้องฮับเบิลใหม่อีกครั้ง กล้องใกล้อินฟราเรดและสเปกโตรมิเตอร์หลายวัตถุบรรจุฮีตซิงก์ที่ทำจากไนโตรเจนแข็งเพื่อลดสัญญาณรบกวนจากความร้อน แต่ปรากฏว่าหลังจากที่ติดตั้งได้ไม่นานก็เกิดการขยายตัวจากความร้อนขึ้นเพราะฮีตซิงก์ไปแตะกับแผ่นกั้นแสง ทำให้อุณหภูมิของมันเพิ่มสูงขึ้นและลดอายุการใช้งานจาก 4.5 ปีลงเหลือ 2 ปี[37] ดวงจันทร์
ก่อนหน้านี้ข้อมูลจากกล้องฮับเบิลเคยแสดงข้อมูลเบื้องต้นว่าอาจจะมีไฮดรอกซิลในฝุ่นที่ลอยขึ้นมา แต่ช่วงเวลาที่แถลงข่าวนั้นยังไม่มีการยืนยัน กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล
ระบบนำทางของกล้องฮับเบิลบางตัวยังสามารถใช้เป็นเครื่องมือทางวิทยาศาสตร์ได้อีกด้วย เช่น เซ็นเซอร์นำทางความละเอียดสูง (Fine Guidance Sensors: FGS) ซึ่งใช้สำหรับการระบุตำแหน่งสังเกตการณ์ของกล้องโทรทรรศน์ให้แม่นยำ สามารถใช้เป็นเครื่องมือวัดทางดาราศาสตร์ที่มีความเที่ยงตรงสูงมาก ด้วยความละเอียดไม่เกิน 0.0003 พิลิปดาทีเดียว[20] กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล
กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลมีผลดีต่อวงการดาราศาสตร์เป็นอย่างมาก บทความวิชาการมากกว่า 4,000 บทความที่ใช้ข้อมูลจากกล้องฮับเบิลได้รับการตีพิมพ์ในวารสารที่มีความน่าเชื่อถือสูง ทั้งยังมีบทความจำนวนมากที่ใช้ข้อมูลจากกล้องฮับเบิลได้เผยแพร่ในการประชุมวิชาการหลายแห่ง เมื่อพิจารณาบทความหลังจากที่ถูกตีพิมพ์ไประยะหนึ่ง พบว่ามีบทความวิชาการทางดาราศาสตร์ไม่ได้รับการอ้างถึงประมาณหนึ่งในสามของทั้งหมด แต่บทความที่ใช้ข้อมูลจากกล้องฮับเบิลไม่ได้ถูกอ้างอิงต่อเพียง 2% เท่านั้น โดยเฉลี่ยแล้ว บทความที่ใช้ข้อมูลจากกล้องฮับเบิลจะได้รับการอ้างอิงถึงมากกว่าบทความที่ไม่ได้ใช้ข้อมูลจากกล้องฮับเบิลถึง 2 เท่า และในจำนวนบทความกว่า 200 บทความที่ได้รับการอ้างอิงมากที่สุดในแต่ละปี ใช้ข้อมูลจากกล้องฮับเบิลประมาณ 10%[49] กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล
โครงการก่อสร้างกล้องโทรทรรศน์อวกาศเริ่มต้นมาตั้งแต่ปี ค.ศ. 1923 กล้องฮับเบิลได้รับอนุมัติทุนสร้างในช่วงปี ค.ศ. 1970 แต่เริ่มสร้างได้ในปี ค.ศ. 1983 การสร้างกล้องฮับเบิลเป็นไปอย่างล่าช้าเนื่องด้วยปัญหาด้านงบประมาณ ปัญหาด้านเทคนิค และจากอุบัติเหตุกระสวยอวกาศแชลเลนเจอร์ กล้องได้ขึ้นสู่อวกาศในปี ค.ศ. 1990 แต่หลังจากที่มีการส่งกล้องฮับเบิลขึ้นสู่อวกาศไม่นานก็พบว่ากระจกหลักมีความคลาดทรงกลมอันเกิดจากปัญหาการควบคุมคุณภาพในการผลิต ทำให้ภาพถ่ายที่ได้สูญเสียคุณภาพไปอย่างมาก ภายหลังจากการซ่อมแซมในปี ค.ศ. 1993 กล้องก็กลับมามีคุณภาพเหมือนดังที่ตั้งใจไว้ และกลายเป็นเครื่องมือในการวิจัยที่สำคัญและเป็นเสมือนฝ่ายประชาสัมพันธ์ของวงการดาราศาสตร์ ศูนย์ประสานงานกล้องโทรทรรศน์อวกาศยุโรป
ศูนย์ประสานงานกล้องโทรทรรศน์อวกาศยุโรปจะให้รายละเอียดทางเทคนิคเกี่ยวกับกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลและเครื่องมือทางวิทยาศาสตร์ต่างๆ บนยาน ให้ความช่วยเหลือเหล่านักดาราศาสตร์ยุโรปเพื่อเตรียมเอกสารขอใช้เวลาสังเกตการณ์ของกล้อง รวมถึงการพัฒนาและปรับแต่งซอฟต์แวร์คอมพิวเตอร์สำหรับการประมวลผลข้อมูลเฉพาะทางที่ผู้ใช้งานกล้องฮับเบิลจำเป็นต้องใช้ การทำงานของศูนย์ประสานงานกล้องโทรทรรศน์อวกาศยุโรปจะประสานงานอย่างใกล้ชิดกับสถาบันวิทยาศาสตร์กล้องโทรทรรศน์อวกาศ ที่เมืองบัลติมอร์ สหรัฐอเมริกา ซึ่งมีหน้าที่ดูแลการปฏิบัติงานของกล้องฮับเบิลโดยตรง กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล
การวิเคราะห์ภาพถ่ายที่ได้ทำให้ทราบสาเหตุของปัญหาว่าเกิดจากการที่กระจกหลักถูกขัดไม่ได้รูปร่างตามที่กำหนดไว้ แม้ว่ามันอาจจะเป็นกระจกที่ถูกขัดให้เที่ยงตรงที่สุดเท่าที่เคยมีมาด้วยความคลาดเคลื่อนไม่เกิน 1/65 ของความยาวคลื่นที่ตามองเห็น แต่ขอบของมันก็เรียบเกินไป รูปร่างของกระจกมีความคลาดเคลื่อนเพียง 2.3 ไมโครเมตรจากที่กำหนดไว้ แต่ความผิดพลาดเพียงเท่านั้นก็นับเป็นหายนะอันยิ่งใหญ่ ทำให้กระจกมีความคลาดทรงกลมอย่างมาก ส่งผลให้แสงที่สะท้อนจากขอบกระจกตกกระทบคนละจุดกับแสงที่สะท้อนจากกลางกระจก[26] กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล
ผลกระทบจากข้อบกพร่องของกระจกขึ้นอยู่กับประเภทการสำรวจ การถ่ายภาพวัตถุสว่างยังคงให้ภาพที่มีความละเอียดสูง เครื่องวัดสเปกตรัมแทบไม่ได้รับผลกระทบ แต่การถ่ายภาพวัตถุมัวหรือภาพที่ต้องการความแตกต่างระหว่างความสว่างและความมืดสูงนั้นได้รับผลกระทบเป็นอย่างมากเพราะแสงตกกระทบไม่เพียงพอเนื่องจากแสงไม่ตกลงบนจุดโฟกัส โปรแกรมการสำรวจที่ตั้งใจไว้เกือบทั้งหมดต้องล้มเหลวเพราะทั้งหมดล้วนต้องการถ่ายภาพวัตถุที่มัวเป็นพิเศษ นาซาและกล้องโทรทรรศน์ฮับเบิลถูกนำมาล้อเลียนอย่างมาก อย่างไรก็ตาม สามปีแรกของการส่งกล้องฮับเบิลขึ้นสู่อวกาศ กล้องฮับเบิลยังคงทำการสังเกตการณ์ต่าง ๆ ออกมาเป็นจำนวนมาก การคำนวณค่าความคลาดเคลื่อนได้อย่างแม่นยำทำให้นักดาราศาสตร์สามารถลดความคลาดเคลื่อนของภาพลงได้โดยใช้เทคนิคการประมวลผลภาพแบบพิเศษ ดาวเคราะห์นอกระบบ
2001, HD 209458 bนักดาราศาสตร์ผู้ใช้งานกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลได้ประกาศว่า พวกเขาสามารถตรวจวัดชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์นอกระบบ HD 209458 b ได้ นักดาราศาสตร์ได้ค้นพบแถบสเปกตรัมของธาตุโซเดียมในชั้นบรรยากาศ แต่ก็มีความเข้มข้นน้อยกว่าที่คาดไว้ ซึ่งอาจเป็นผลจากการที่มีเมฆบดบังบรรยากาศชั้นล่างเป็นจำนวนมาก[33] ในปี ค.ศ. 2008 ได้มีการวัดค่าสัมประสิทธิ์การสะท้อนแสงของชั้นเมฆ โครงสร้างของชั้นบรรยากาศบ่งชี้ว่าเป็นบรรยากาศชั้นสตราโตสเฟียร์ กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล
ใคร ๆ ก็สามารถยื่นคำขอใช้กล้องได้โดยไม่มีข้อจำกัดด้านเชื้อชาติหรือสถาบัน มีการแย่งกันใช้กล้องสูงมาก สัดส่วนของเวลาที่ขอเข้ามาต่อเวลาที่ให้ใช้ได้อยู่ที่ประมาณ 6 ถึง 9 ต่อ 1[52] เครื่องวัดความสว่างความเร็วสูง
เครื่องวัดความสว่างความเร็วสูงเป็นอุปกรณ์ตัวหนึ่งของกล้องฮับเบิลที่ติดตั้งไปตั้งแต่การขึ้นสู่อวกาศครั้งแรก แต่ไม่สามารถใช้งานได้สำเร็จเนื่องจากปัญหาการรับภาพของกล้อง ในภารกิจซ่อมบำรุงที่ 1 เมื่อเดือนธันวาคม ค.ศ. 1993 มันถูกแทนที่ด้วยเครื่องแก้ไขภาพกล้องโทรทรรศน์อวกาศ (Corrective Optics Space Telescope Axial Replacement หรือ COSTAR) เพื่อช่วยแก้ไขปัญหาด้านภาพสำหรับอุปกรณ์วัดอื่นๆ ที่เหลือ อวกาศห้วงลึกของฮับเบิล
อวกาศห้วงลึกของฮับเบิล () เป็นภาพของห้วงอวกาศส่วนหนึ่งในเขตกลุ่มดาวหมีใหญ่ ซึ่งได้จากผลการสังเกตการณ์อย่างต่อเนื่องของกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล ได้เป็นภาพถ่ายจำนวน 342 ชิ้นที่ถ่ายจากกล้อง Wide Field and Planetary Camera 2 เป็นเวลา 10 วันติดต่อกัน ระหว่าง 18-28 ธันวาคม ค.ศ. 1995 กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล
เนื่องจากเครื่องมือต่าง ๆ มีรูปแบบแตกต่างกัน การแก้ไขภาพจึงทำโดยวิธีที่ต่างกันไป กล้องถ่ายภาพสนามกว้างและดาวเคราะห์ 2 ถูกสร้างขึ้นเพื่อนำไปแทนกล้องถ่ายภาพสนามกว้างและดาวเคราะห์ตัวเดิม โดยมันจะติดตั้งกระจกสะท้อนแสงเพื่อส่งแสงไปยังอุปกรณ์รับภาพแบบ CCD แปดตัว พื้นผิวของมันถูกสร้างให้มีความคลาดเคลื่อนที่จะสามารถหักล้างความคลาดเคลื่อนของกระจกหลักได้อย่างสิ้นเชิง อย่างไรก็ตาม อุปกรณ์ตัวอื่นไม่สามารถแก้ไขด้วยในวิธีนี้ได้ จึงจำเป็นต้องใช้อุปกรณ์ภายนอกเข้ามาช่วยแก้ไขภาพ[33] กล้องใกล้อินฟราเรดและสเปกโตรมิเตอร์หลายวัตถุ
กล้องใกล้อินฟราเรดและสเปกโตรมิเตอร์หลายวัตถุ (; NICMOS) เป็นเครื่องมือทางวิทยาศาสตร์ใช้ในการศึกษาดาราศาสตร์อินฟราเรด ติดตั้งใช้งานอยู่บนกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลตั้งแต่ปี ค.ศ. 1997 - 1999 และตั้งแต่ ค.ศ. 2002 จนถึงปัจจุบัน กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล
เดือนเมษายน ค.ศ. 2005 ไมค์ กริฟฟิน ผู้บริหารนาซาคนใหม่กล่าวว่าเขาจะทบทวนความเป็นไปได้ของภารกิจซ่อมบำรุงกล้องฮับเบิลโดยใช้มนุษย์ หลังจากนั้นไม่นาน เขาก็มอบหมายให้ศูนย์การบินอวกาศก็อดเดิร์ดเริ่มศึกษาภารกิจนี้โดยกล่าวว่าเขาจะตัดสินใจเรื่องนี้หลังภารกิจขนส่งอวกาศสองครั้งถัดไป กล้องโทรทรรศน์สะท้อนแสง
ข้อเสียเปรียบของกล้องโทรทรรศน์แบบสะท้อนแสง คือ การมีกระจกทุติยภูมิอยู่ภายในตัวกล้องละขวางทางเดินแสงบางส่วน ทำให้ภาพมืดลงเล็กน้อย ในกรณีที่กระจกทุติยภูมิมีขนาดใหญ่ (มีพื้นที่มากกว่าร้อยละ 20 ของหน้ากล้อง) ภาพที่สังเกตได้จะมืดลงอย่างเห็นได้ชัด หรือมีภาพกระจกทุติยภูมิเป็นจุดมัวให้เห็น นอกจากนี้การสะท้อนแสงในกล้องแต่ละครั้งทำให้สูญเสียความเข้มแสงไปพอสมควร เพราะกระจกทั่วไปมักจะสะท้อนแสงได้เพียงร้อยละ 85-90 ของแสงที่ตกกระทบเท่านั้น หรือสูญเสียแสงไปถึงร้อยละ 10-15 ทุกครั้งที่มีการสะท้อน หากมีการสะท้อนหลายครั้งก็จะยิ่งทำให้ภาพมืดลง ดาวอังคาร
ในช่วงคริสต์ศตวรรษที่สิบเจ็ด ไทโค บราเฮวัดพารัลแลกซ์ของดาวอังคารวันต่อวัน ซึ่งต่อมาโยฮันเนส เคปเลอร์นำไปใช้คำนวณเบื้องต้นหาระยะทางสัมพัทธ์สู่ดาวเคราะห์ เมื่อกล้องโทรทรรศน์เป็นที่แพร่หลาย ได้มีการวัดค่าพารัลแลกซ์รายวันของดาวอังคารซ้ำอีกครั้งเนื่องในความพยายามที่จะหาระยะทางที่แม่นยำระหว่างโลกกับดวงอาทิตย์ โจวันนี โดเมนีโก กัสซีนีเป็นผู้ดำเนินการดังกล่าวเป็นบุคคลแรกในปี 1672 การวัดค่าพารัลแลกซ์ในช่วงแรก ๆ นั้นมีอุปสรรคสำคัญจากคุณภาพของตัวเครื่องมือเอง การสังเกตปรากฏการณ์ดาวศุกร์บดบังดาวอังคารเพียงครั้งเดียวเกิดขึ้นในวันที่ 13 ตุลาคม 1590 โดยมิคาเอล แมสต์ลินที่ไฮเดลแบร์ก ในปี 1610 กาลิเลโอ กาลิเลอีเป็นบุคคลแรกที่มองดูดาวอังคารผ่านกล้องโทรทรรศน์ บุคคลแรกที่วาดภาพดาวอังคารโดยแสดงลักษณะภูมิประเทศต่าง ๆ ด้วยคือนักดาราศาสตร์ชาวดัตช์ คริสตียาน เฮยเคินส์ กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล
นาซาอยากให้ข้อมูลที่ได้จากกล้องฮับเบิลเป็น"ข้อมูลภายใน" แต่นักวิทยาศาสตร์ต้องการให้เผยแพร่ข้อมูลเหล่านี้เพื่อเป็นประโยชน์ทางการศึกษา ปี ค.ศ. 1983 สถาบันวิทยาศาสตร์กล้องโทรทรรศน์อวกาศ (Space Telescope Science Institute: STScI) จึงถูกตั้งขึ้นมาหลังจากการถกเถียงระหว่างนาซากับสมาคมทางวิทยาศาสตร์กันยกใหญ่ สถาบันนี้ควบคุมดูแลโดยสมาคมมหาวิทยาลัยเพื่อการวิจัยด้านดาราศาสตร์ (Association of Universities for Research in Astronomy; AURA) และตั้งอยู่ในมหาวิทยาลัยจอนส์ฮอปกินส์ เมืองบัลติมอร์ ซึ่งเป็นหนึ่งในมหาวิทยาลัยของสหรัฐฯ 33 แห่งและสถาบันนานาชาติอีก 7 สถาบันที่ร่วมก่อตั้งสมาคมนี้ เพื่อทำหน้าที่ควบคุมกล้องโทรทรรศน์ฮับเบิลและเผยแพร่ข้อมูลที่ได้ให้กับนักดาราศาสตร์ โดยมีศูนย์ประสานงานกล้องโทรทรรศน์อวกาศยุโรป (Space Telescope European Coordinating Facility: ST-ECF) ซึ่งตั้งขึ้นเมื่อ ค.ศ. 1984 ที่ การ์ชิง ไบ มึนเชน ใกล้กับเมืองมิวเชิน ทำหน้าที่เผยแพร่ข้อมูลที่ได้จากกล้องฮับเบิลให้กับนักดาราศาสตร์ชาวยุโรป หลุมดำ
ในปี 2002 กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลได้ทำการสังเกตและแสดงว่าน่าจะมีหลุมดำขนาดกลางและกระจุกดาวทรงกลมชื่อ เมสสิเยร์ 15 และมายอล II โดยการตีความนี้ขึ้นอยู่กับขนาดและคาบของการโคจรของดาวในกระจุกดาวทรงกลม แต่จากหลักฐานที่ได้จากกล้องฮับเบิลนั้นก็ไม่สามารถให้ข้อสรุปที่ดีได้ เมื่อพบว่ากลุ่มของดาวนิวตรอนนั้นก็ให้ผลการสังเกตที่คล้ายกัน กระทั่งการค้นพบครั้งล่าสุดที่นักดาราศาสตร์คาดว่าความโน้มถ่วงที่ซับซ้อนที่มีต่อกันในกระจุกดาวทรงกลมนั้นจะทำให้เกิดหลุมดำได้ กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล
ภารกิจซ่อมบำรุง 4 เป็นภารกิจสุดท้ายในการปฏิบัติงานด้วยกระสวยอวกาศสำหรับกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล[38] ออกเดินทางด้วยเที่ยวบิน STS-125 เมื่อเดือนพฤษภาคม 2009[39] แต่เดิมภารกิจนี้กำหนดแผนเอาไว้เป็นวันที่ 14 ตุลาคม ค.ศ. 2008[40] แต่เมื่อวันที่ 27 กันยายน ค.ศ. 2008 อุปกรณ์เก็บข้อมูลและวัดคุมทางวิทยาศาสตร์ (SI C&DH) ซึ่งเป็นตัวรวบรวมข้อมูลและส่งกลับมายังโลกเกิดการเสียหาย แม้จะมีอุปกรณ์สำรองอยู่ แต่ก็เป็นการเสี่ยงเกินไปหากอุปกรณ์สำรองเกิดการเสียหายด้วย ปฏิบัติการของกล้องฮับเบิลก็จะเป็นอันจบสิ้น[41] ดังนั้นในวันที่ 29 กันยายน ค.ศ. 2008 นาซาจึงประกาศเลื่อนภารกิจซ่อมบำรุง 4 ออกไปเป็นปี ค.ศ. 2009 เพื่อรวมภารกิจเปลี่ยนอุปกรณ์นี้ใหม่ด้วย[42] ภารกิจซ่อมบำรุง 4 ชุดใหม่ที่รวมการติดตั้งอุปกรณ์เก็บข้อมูลและวัดคุมทางวิทยาศาสตร์ชุดใหม่ด้วย จึงได้ออกเดินทางเมื่อ 11 พฤษภาคม ค.ศ. 2009[43][44] กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล
ข้อมูลจากกล้องฮับเบิลสามารถนำไปวิเคราะห์ได้หลายวิธี สถาบันวิทยาศาสตร์กล้องโทรทรรศน์อวกาศได้พัฒนาซอฟต์แวร์วิเคราะห์ข้อมูลซึ่งประกอบด้วยโปรแกรมที่ใช้ในการประมวลผลภาพทางดาราศาสตร์จากไฟล์ข้อมูลดิบ ตลอดถึงเครื่องมือช่วยประมวลผลภาพทางดาราศาสตร์หลาย ๆ ชนิดที่สามารถดัดแปลงตามความต้องการเพื่อใช้กับข้อมูลจากกล้องฮับเบิลได้ ซอฟต์แวร์นี้สามารถทำงานเป็นโมดูลหนึ่งในซอฟต์แวร์ IRAF ซึ่งเป็นซอฟต์แวร์ประมวลผลที่เป็นที่นิยมในหมู่นักดาราศาสตร์ได้[60] เทคโนโลยีอวกาศ
กล้องโทรทรรศน์ สถานีอวกาศนานาชาติ
เนื่องจากสถานีอวกาศนานาชาติมีขนาดใหญ่มาก (ราวครึ่งหนึ่งของสนามแข่งขันอเมริกันฟุตบอล) ทั้งยังมีพื้นที่สะท้อนแสงขนาดใหญ่จากแผงรับแสงอาทิตย์ จึงสามารถสังเกตการณ์สถานีอวกาศด้วยตาเปล่าได้จากพื้นโลก ถ้าผู้สังเกตอยู่ในตำแหน่งที่เหมาะสมในเวลาที่เหมาะสม มีหลายครั้งที่สถานีอวกาศเป็นวัตถุที่สว่างมากบนท้องฟ้า แม้จะสามารถมองเห็นได้เป็นช่วงเวลาสั้นๆ เพียง 2-5 นาที[3] กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล
ริกคาร์โด จิอักโคนี (Riccardo Giacconi) ผู้อำนวยการคนแรกของสถาบันวิทยาศาสตร์กล้องโทรทรรศน์อวกาศ ประกาศในปี ค.ศ. 1986 ว่าเขาต้องการมอบ "เวลาส่วนตัวของผู้อำนวยการ" ของเขาให้กับนักดาราศาสตร์สมัครเล่น โดยเขาจะมอบเวลาให้กับการวิจัยที่ไม่ซ้ำกับนักดาราศาสตร์มืออาชีพ และการวิจัยนั้นจำเป็นที่จะต้องใช้ความสามารถของกล้องโทรทรรศน์อวกาศจริง ๆ ผลก็คือมีนักดาราศาสตร์สมัครเล่นทั้งหมด 13 คนได้ใช้กล้องฮับเบิลโดยทำการสังเกตการณ์ระหว่างปี ค.ศ. 1990 และปี ค.ศ. 1997 แต่หลังจากนั้น การตัดงบประมาณของสถาบันวิทยาศาสตร์กล้องโทรทรรศน์อวกาศก็ทำให้ไม่มีนักดาราศาสตร์สมัครเล่นคนไหนได้ใช้กล้องอีกเลย[53] กระสวยอวกาศดิสคัฟเวอรี
ยานดิสคัฟเวอรีเป็นกระสวยอวกาศที่ขึ้นไปปล่อยกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล (Hubble Space Telescope) รวมทั้งภารกิจซ่อมแซมกล้องฮับเบิลในครั้งที่สองและสามด้วย นอกจากนี้ยังมีภารกิจปล่อยโพร้บยูลิสซิส (Ulysses) และดาวเทียม TDRS สามดวง ยานดิสคัฟเวอรีได้รับเลือกถึงสองครั้งให้ทำหน้าที่แทนกระสวยอวกาศชาเลนเจอร์ และกระสวยอวกาศโคลัมเบีย ที่ระเบิดเมื่อ ค.ศ. 1986 และ ค.ศ. 2003 ตามลำดับ กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล
ในปี ค.ศ. 1923 นักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมันชื่อ แฮร์มัน โอแบร์ธ หนึ่งในสามบิดาแห่งวิทยาการจรวด (โอแบร์ธ, โรเบิร์ต ก็อดเดิร์ด และ คอนสแตนติน ไซคอฟสกี) ได้ตีพิมพ์รายงานชื่อDie Rakete zu den Planetenraume ("จรวดไปยังดาวเคราะห์อื่น") ซึ่งกล่าวถึงการส่งกล้องโทรทรรศน์ขึ้นไปในวงโคจรของโลกโดยใช้จรวด[6] กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล
การกำหนดเวลาสังเกตการณ์ไม่ใช่เรื่องง่าย กล้องฮับเบิลโคจรอยู่ในวงโคจรต่ำของโลกเพื่อที่จะได้รับการซ่อมบำรุงจากกระสวยอวกาศได้โดยง่าย แต่นั่นก็หมายความว่าเป้าหมายทางดาราศาสตร์จำนวนมากจะถูกบดบังโดยโลกเป็นเวลาเกือบครึ่งรอบการโคจร การสำรวจไม่สามารถทำได้ขณะที่กล้องอยู่ในพื้นที่ความผิดปกติที่มหาสมุทรแอตแลนติกตอนใต้ เนื่องจากได้รับรังสีมากเกินไป สเปกโตรกราฟกล้องโทรทรรศน์อวกาศ
สเปกโตรกราฟกล้องโทรทรรศน์อวกาศ () คือ สเปกโตรกราฟที่ติดตั้งอยู่บนกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล ทำงานตั้งแต่ปี 1997 จนถึงปี 2004 ทำหน้าที่สังเกตการณ์สำคัญๆ หลายอย่าง เช่น แยกสเปกตรัมของชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะชื่อโอซิริส กล้องโทรทรรศน์อวกาศ GALEX
กล้องโทรทรรศน์อวกาศ GALEX (ย่อจาก Galaxy Evolution Explorer) หรือ โครงการสำรวจวิวัฒนาการของดาราจักร เป็นกล้องโทรทรรศน์อวกาศในย่านรังสีอัลตราไวโอเลตที่โคจรอยู่รอบโลก ขึ้นสู่อวกาศเมื่อวันที่ 28 เมษายน พ.ศ. 2546 โดยจรวดเพกาซัสนำกล้องกาเล็กซ์ไว้ในวงโคจรวงกลมด้านในที่ระดับความสูง 697 กิโลเมตร (432 ไมล์) มุมเอียงจากเส้นศูนย์สูตรของโลก 29 องศา เพลบลูดอต
สิ่งท้าทายของทีมงานควบคุมกล้องคือ ยานอวกาศจะแล่นห่างออกไปจากวัตถุมากขึ้นเรื่อย ๆ ทำให้ภาพวัตถุปรากฏสีจางลงเรื่อย ๆ กล้องถ่ายภาพต้องเปิดรูรับแสงเป็นเวลานานขึ้น และอาจต้องส่ายกล้องด้วยเพื่อให้ได้ภาพถ่ายคุณภาพดี นอกจากนี้ เมื่อยานแล่นห่างออกไป ความสามารถในการรับส่งข้อมูลระหว่างโลกกับยานสำรวจจะลดน้อยลง ทำให้วิธีที่สามารถรับส่งข้อมูลโดยเฉพาะกับระบบประมวลภาพมีจำกัดมากขึ้น ความผิดปกติที่มหาสมุทรแอตแลนติกตอนใต้
ความผิดปกติที่มหาสมุทรแอตแลนติกตอนใต้ส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อดาวเทียมและอวกาศยานสำรวจทางดาราศาสตร์ที่โคจรรอบโลกในระดับความสูงไม่กี่กิโลเมตรเหนือพื้นโลก วงโคจรในระดับนั้นทำให้ดาวเทียมเคลื่อนผ่านย่านความผิดปกติเป็นประจำและทำให้มันต้องได้รับรังสีระดับรุนแรงเป็นเวลาหลายนาทีในแต่ละครั้ง สถานีอวกาศนานาชาติที่โคจรในระดับดังกล่าวโดยมีมุมเบี่ยงเบน 51.6° ก็ต้องสร้างเกราะป้องกันพิเศษเพื่อป้องกันปัญหานี้ เครื่องมือวัดบนกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลก็ไม่สามารถใช้งานได้ทุกครั้งที่โคจรผ่านย่านนี้ กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล
บริษัทเพอร์กินเอลเมอร์ตั้งใจจะใช้เครื่องขัดกระจกที่ควบคุมด้วยคอมพิวเตอร์เพื่อขัดกระจกให้ได้รูปร่างที่ต้องการ แต่ต่อมาพบว่าเทคโนโลยีของพวกเขามีปัญหาหลายอย่าง นาซาจึงทำสัญญากับบริษัทโกดักและบริษัทไอเทค (Itek) ให้สร้างกระจกสำรองขึ้นมาสองแผ่นโดยใช้เทคนิคการขัดกระจกแบบดั้งเดิม (ข้อเสนอนี้ยังรวมถึงการให้สองบริษัทนี้ตรวจสอบผลงานของกันและกันด้วย[14]) ปัจจุบัน กระจกจากบริษัทโกดักตั้งแสดงอยู่ในสถาบันสมิธโซเนียน[15] ส่วนกระจกของบริษัทไอเทคที่สร้างขึ้นสำหรับงานนี้ปัจจุบันนำไปติดตั้งใช้งานอยู่ในกล้องโทรทรรศน์ขนาด 2.4 เมตรที่หอดูดาวแมกดาลีนาริดจ์[16] กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล
วันที่ 13 มิถุนายน ค.ศ. 2004 สมาคมวิทยาศาสตร์แห่งชาติกล่าวแนะนำให้นาซารักษากล้องโทรทรรศน์ฮับเบิลแม้ว่าจะต้องเสี่ยงก็ตาม และกล่าวว่า "นาซาไม่ควรทำสิ่งใด ๆ ที่จะห้ามกระสวยอวกาศไปปฏิบัติภารกิจซ่อมกล้องฮับเบิล" วันที่ 11 สิงหาคม ค.ศ. 2004 ชอน โอคีฟ ขอให้ศูนย์การบินอวกาศก็อดเดิร์ดวางแผนและออกแบบภารกิจซ่อมบำรุงโดยใช้หุ่นยนต์แทนมนุษย์ แผนนี้ถูกยกเลิกในเวลาต่อมาเนื่องจากโดนวิจารณ์ว่า "เป็นไปไม่ได้"[73] เทคโนโลยีอวกาศ
กล้องโทรทรรศน์ (Telescope) หรือ กล้องดูดาว เป็นทัศนูปกรณ์ซึ่งประกอบด้วย เลนส์นูนสองชุดทำงานร่วมกัน หรือ กระจกเงาเว้าทำงานร่วมกับเลนส์นูน เลนส์นูนหรือกระจกเงาเว้าขนาดใหญ่ที่อยู่ด้านใกล้วัตถุทำหน้าที่รวมแสง ส่วนเลนส์นูนที่อยู่ใกล้ตาทำหน้าที่เพิ่มกำลังขยาย การเพิ่มกำลังรวมแสงช่วยให้นักดาราศาสตร์มองเห็นวัตถุที่มีความสว่างน้อย  การเพิ่มกำลังขยายช่วยให้นักดาราศาสตร์สามารถมองเห็นรายละเอียดของวัตถุมากขึ้น  ชั้นโอโซน
ปริมาณของรังสีอัลตราไวโอเลตจำนวนมาก อาจทำให้ผิวหนังเกิดอาการอักเสบรุนแรง เกิดโรคผิวหนังและปัญหาเกี่ยวกับดวงตา รังสีอัลตราไวโอเลตยัง ลดความสามารถของร่างกายมนุษย์ ในการต่อสู้กับโรคต่าง ๆ นอกจากนี้รังสีอัลตราไวโอเลตปริมาณมาก ยังทำลายพืชในไร่และต้นพืชเล็ก ๆ ในทะเลซึ่งเป็นอาหารของปลา หากต้องไปอยู่ท่ามกลางแสงแดด ควรทาครีมป้องกันผิว ครีมทาผิวเหล่านี้จะมีตัวเลขบอกปริมาณการปกป้องผิวจากรังสีอัลตราไวโอเลตได้
บรรยากาศ คือ ชั้นของอากาศที่หุ้มห่อโลกอยู่ อากาศประกอบด้วยก๊าซหลายชนิดที่มองไม่เห็นรวมกันอยู่ ก๊าซไนโตรเจน 78% ออกซิเจน 21% อีก 1% ประกอบด้วยก๊าซอาร์กอน คาร์บอนไดออกไซด์ และอื่นๆ อีกเล็กน้อย บรรยากาศมีความสำคัญต่อชีวิตหากปราศจากออกซิเจนแล้ว สิ่งมีชีวิตจะไม่สามารถหายใจได้ ถ้าไม่มีคาร์บอนไดออกไซด์ ต้นไม้ก็ไม่สามารถเจริญเติบโต บรรยากาศให้สิ่งที่จำเป็นต่อชีวิตและปกป้องเราได้ เป็นทั้งเกราะและผ้าห่มช่วยไม่ให้โลกร้อนจัดในตอนกลางวันและไม่ให้สูญเสียความอบอุ่นในตอนกลางคืน 
บรรยากาศสูงขึ้นไปเหนือแผ่นดิน 310 ไมล์ 500 กิโลเมตร ประกอบด้วย ชั้นบรรยากาศ 5 ชั้น ชั้นล่างสุด คือ โทรโพสเฟียร์ เหนือขึ้นไป คือ ชั้นสตราโทสเฟียร์ ตอนบนของชั้นนี้มีโอโซนหนาแน่น อุณหภูมิสูงเพราะโอโซนดูดเอาคลื่นรังสีอัลตราไวโอเลตไว้มาก และหุ้มชั้นบรรยากาศนี้ไว้เหมือนผิวหนังบางๆ รอบๆ ชั้นต่อไป คือ มีโซสเฟียร์ mesosphere ชั้นต่อไป คือ เทอร์โมสเฟียร์ ชั้นต่อไป คือ ชั้นเอกโซสเฟียร์ exosphere กล้องถ่ายภาพวัตถุมัว
กล้องถ่ายภาพวัตถุมัว (; FOC) เป็นกล้องถ่ายภาพที่ติดตั้งอยู่บนกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลนับแต่เริ่มขึ้นสู่อวกาศในปี ค.ศ. 1990 จนกระทั่งถึงปี 2002 จึงถูกถอดออกแทนที่ด้วยกล้องสำรวจขั้นสูง กล้องถ่ายภาพสนามกว้าง 3
กล้องถ่ายภาพสนามกว้าง 3 () คือ กล้องที่จะถูกนำไปติดตั้งบนกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลในวันที่ 7 สิงหาคม ค.ศ. 2008 ใช้สำหรับถ่ายคลื่นที่ตามองเห็น มันจะเป็นอุปกรณ์วิทยาศาสตร์ที่ทันสมัยที่สุดที่ใช้ถ่ายคลื่นที่ตามองเห็นของกล้องฮับเบิลและเป็นอุปกรณ์ตัวสุดท้ายของกล้องฮับเบิล กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล
กล้องโทรทรรศน์อวกาศ โครงการหอดูดาวเอก กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เว็บบ์ กล้องโทรทรรศน์
กล้องโทรทรรศน์ชนิดหักเหแสงเป็นกล้องที่ถูกสร้างขึ้นเป็นครั้งแรกโดยฮานส์ ช่างทำแว่นคนหนึ่ง ซึ่งต่อมาค้นพบว่าหากนำเลนส์มาวางเรียงกันให้ได้ระยะที่ถูกต้องเลนส์สามารถขยายภาพที่อยู่ไกลๆได้ใกล้ขึ้น และ 1 ปีต่อมา กาลิเลโอ กาลิเลอี ก็ได้ นำมาสำรวจท้องฟ้าเป็นครั้งแรกโดยตัวกล้องจะมีเลนส์ 2 ตัวขึ้นไปคือ เลนส์วัตถุ และเลนส์ตา โดยเลนส์วัตถุจะทำหน้าที่รับภาพจากวัตถุ แล้วหักเหแสงไปยังเลนส์ใกล้ตา ซึ่งเลนส์ใกล้ตาจะทำหน้าที่ขยายภาพจากเลนส์วัตถุอีกทีหนึ่ง โดยลักษณะการวางเลนส์จะใช้เลนส์วัตถุที่มี ความยาวโฟกัส ยาว และเลนส์ใกล้ตาที่มีความยาวโฟกัสสั้น โดยในการวางเลนส์ จะวางเลนส์วัตถุ (ความยาวโฟกัสยาว) ไว้ด้านหน้า และเลนส์ใกล้ตา (ความยาวโฟกัสสั้น) ไว้ด้านหลัง โดยระยะห่างของเลนส์ 2 ตัวนี้คือ ความยาวโฟกัสเลนส์วัตถุ + ความยาวโฟกัสเลนส์ตา เป็นต้น เทคโนโลยีอวกาศ
 กล้องโทรทรรศน์มีสามประเภท คือ กล้องโทรทรรศน์แบบหักเหแสง กล้องโทรทรรศน์แบบสะท้อนแสง และกล้องโทรทรรศน์แบบผสม  กล้องส่องทางไกลชนิดสองตา มีหลักการทำงานเช่นเดียวกับกล้องโทรทรรศน์แบบหักเหแสง เพียงแต่ใช้ปริซึมหักเหแสงไปมาเพื่อลดระยะความยาวของลำกล้อ กล้องโทรทรรศน์อวกาศจันทรา
กล้องโทรทรรศน์อวกาศจันทรา หรือ กล้องรังสีเอกซ์จันทรา () เป็นดาวเทียมของนาซา ที่มี detector ที่สามารถตรวจจับรังสีเอกซ์ได้ จึงเป็นประโยชน์อย่างมากสำหรับการศึกษารังสี X-ray ในห้วงอวกาศ กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล
คณะกรรมการสืบสวนสาเหตุของปัญหา นำโดย ลูว์ อัลเลน ผู้อำนวยการห้องทดลองการขับเคลื่อนด้วยไอพ่น พบว่าเครื่องตรวจสอบกระจก (null corrector) หรืออุปกรณ์ที่ใช้ในการวัดรูปร่างกระจกถูกประกอบขึ้นอย่างผิดพลาด กล่าวคือ เลนส์อันหนึ่งของมันวางตำแหน่งเคลื่อนไป 1.3 มิลลิเมตร[27] ระหว่างการขัดกระจก บริษัทเพอร์กินเอลเมอร์ได้วิเคราะห์พื้นผิวกระจกด้วยเครื่องตรวจสอบกระจกตัวอื่นอีกสองตัว และพบว่ากระจกหลักมีความคลาดเคลื่อนทรงกลม แต่ทางบริษัทได้ละเลยต่อข้อผิดพลาดนี้โดยเชื่อว่าเครื่องตรวจสอบกระจกสองตัวนี้มีความเที่ยงตรงน้อยกว่าเครื่องตรวจสอบกระจกตัวแรกที่รายงานว่ากระจกได้รับการขัดอย่างถูกต้องแล้ว[28] กล้องถ่ายภาพสนามกว้างและดาวเคราะห์
กล้องถ่ายภาพสนามกว้างและดาวเคราะห์ () คือ กล้องที่ติดตั้งอยู่บนกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล เป็นหนึ่งในเครื่องมือที่ถูกติดตั้งตั้งแต่ตอนขนส่งขึ้นสู่วงโคจร ประสิทธิภาพของมันมันลดลงเนื่องจากข้อบกพร่องของกระจกหลักในกล้องโทรทรรศน์ อย่างไรก็ตาม มันยังคงถ่ายภาพวัตถุทางดาราศาสตร์ที่สว่างมากด้วยความละเอียดสูง ทำให้เกิดการค้นพบที่สำคัญต่างๆมากมาย กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล
กระจกและระบบด้านภาพเป็นส่วนที่สำคัญที่สุดของกล้องโทรทรรศน์ฮับเบิล มันจะต้องถูกออกแบบมาให้ตรงกับรายละเอียดที่กำหนดไว้อย่างละเอียดมาก กล้องโทรทรรศน์โดยทั่วไปมีกระจกที่ได้รับการขัดให้ละเอียดอยู่ที่ระดับ 1 ใน 10 ของความยาวคลื่นที่ตามองเห็น แต่เนื่องจากกล้องโทรทรรศน์ฮับเบิลนั้นใช้สำหรับสังเกตการณ์คลื่นตั้งแต่คลื่นอัลตราไวโอเลตจนถึงคลื่นอินฟราเรดด้วยความคมชัดมากกว่าสิบเท่าของกล้องโทรทรรศน์ก่อนหน้านี้ มันจึงต้องถูกขัดให้ละเอียดถึงระดับ 1 ใน 65 ของความยาวคลื่นที่ตามองเห็น หรือประมาณ 10 นาโนเมตร[13] กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล
ความสำเร็จอย่างต่อเนื่องของโครงการ OAO ทำให้นักดาราศาสตร์เห็นพ้องให้การสร้างกล้องโทรทรรศน์อวกาศเป็นเป้าหมายหลักของวงการดาราศาสตร์ ในปี ค.ศ. 1970 นาซาได้ตั้งคณะกรรมการขึ้นมา 2 ชุด โดยชุดแรกทำการกำหนดรายละเอียดทางวิศวกรรมและอีกชุดหนึ่งทำการกำหนดเป้าหมายของโครงการนี้ หลังจากที่ได้มีการศึกษาเป็นที่เรียบร้อยแล้ว อุปสรรคต่อไปของนาซาก็คือการหางบประมาณซึ่งมากกว่ากล้องโทรทรรศน์ใด ๆ บนโลกเคยใช้ รัฐสภาสหรัฐตั้งคำถามมากมายเกี่ยวกับข้อเสนอโครงการและบังคับให้ตัดงบประมาณในขั้นวางแผนซึ่งประกอบด้วยการศึกษาอุปกรณ์ของกล้องโทรทรรศน์อย่างละเอียดมาก ค.ศ. 1974 ประธานาธิบดี เจอรัลด์ ฟอร์ด ดำเนินนโยบายตัดรายจ่ายสาธารณะ ส่งผลให้รัฐสภาตัดงบประมาณทั้งหมดสำหรับโครงการนี้[8] ศูนย์ประสานงานกล้องโทรทรรศน์อวกาศยุโรป
ศูนย์ประสานงานกล้องโทรทรรศน์อวกาศยุโรป (; ST-ECF) เป็นสถาบันที่ตั้งขึ้นเพื่อทำหน้าที่สนับสนุนและบริหารงานบริการเบื้องต้นสำหรับนักดาราศาสตร์ชาวยุโรปเพื่อเข้าใช้งานกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล อันเป็นโครงการร่วมระหว่างองค์การนาซากับองค์การอวกาศยุโรป ศูนย์นี้ตั้งขึ้นเมื่อปี ค.ศ. 1984 โดยองค์การอวกาศยุโรปและหอดูดาวยุโรปใต้ ตั้งอยู่ที่สำนักงานใหญ่ของหอดูดาวยุโรปใต้ที่เมือง การ์ชิง ไบ มึนเชน ประเทศเยอรมัน ลักษณะแอลบีโด
เราไม่สามารถมองเห็นลักษณะแอลบีโดที่โดดเด่นผ่านทางกล้องโทรทรรศน์ได้บนวัตถุที่ถูกปกคลุมไปด้วยชั้นบรรยากาศที่หนามาก เช่น บนดาวศุกร์หรือดวงจันทร์ไททัน เนื่องจากพื้นผิวจะถูกกลุ่มเมฆและปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นในชั้นบรรยากาศต่างๆบดบังอยู่ตลอดเวลา  กล้องถ่ายภาพสนามกว้างและดาวเคราะห์ 2
กล้องถ่ายภาพสนามกว้างและดาวเคราะห์ 2 () คือ กล้องที่ติดตั้งอยู่บนกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล ถูกนำขึ้นไปติดตั้งในภารกิจซ่อมบำรุงกล้องฮับเบิลครั้งที่หนึ่งเมื่อ ค.ศ. 1993 มันถ่ายภาพสนามลึกฮับเบิลเมื่อ ค.ศ. 1995 และภาพเนบิวลานาฬิกาทราย กับภาพเนบิวลาไข่ เมื่อ ค.ศ. 1995 กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล
หมวดหมู่:ดาวเทียมโคจรรอบโลก กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล ฮับบเล ฮับบเล หมวดหมู่:นาซา หมวดหมู่:ดาราศาสตร์ หมวดหมู่:ภารกิจอวกาศในปี พ.ศ. 2533 กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล
นักบินอวกาศออกปฏิบัติการในอวกาศนอกยานรวม 5 ครั้ง เพื่อติดตั้งอุปกรณ์วัดคุมใหม่ 2 ชุด คือ กล้องถ่ายภาพสนามกว้าง 3 (WFC3) และ สเปกโตรกราฟต้นกำเนิดจักรวาล (COS) อุปกรณ์ WFC3 ช่วยเพิ่มความสามารถในการสังเกตการณ์ของกล้องฮับเบิลในช่วงคลื่นอัลตราไวโอเลตและคลื่นที่ตามองเห็นให้เพิ่มขึ้นอีก 35 เท่าด้วยมุมมองของภาพที่กว้างขึ้นและความละเอียดของภาพที่สูงยิ่งขึ้น อุปกรณ์ COS นำไปติดตั้งแทนที่เครื่องแก้ไขภาพกล้องโทรทรรศน์อวกาศ (COSTAR) ที่เคยนำขึ้นไปติดตั้งตั้งแต่ ค.ศ. 1993 เพื่อแก้ปัญหาความคลาดทรงกลมของกล้อง (เนื่องจากอุปกรณ์ใหม่ 2 ชุดที่ติดตั้งนี้ได้ปรับแก้ปัญหานี้ไปในตัว จึงไม่จำเป็นต้องใช้ COSTAR อีก) โดยจะใช้ COS ในการเฝ้าสังเกตการณ์ในช่วงคลื่นอัลตราไวโอเลตร่วมกับการตรวจวัดของสเปกโตรกราฟกล้องโทรทรรศน์อวกาศ (STIS) ซึงได้รับการปรับปรุงแก้ไขในภารกิจซ่อมบำรุงคราวนี้พร้อมกับกล้องสำรวจขั้นสูง (ACS) นอกจากนี้ยังมีการเปลี่ยนอุปกรณ์อีกหลายชิ้น เช่น Rate Sensor Unit ทั้งสามตัว เปลี่ยนเซ็นเซอร์นำทางความละเอียดสูงไป 1 ตัว เปลี่ยน SI C&DH unit เปลี่ยนฉนวนกันความร้อนชั้นนอกใหม่ทั้งหมด 3 ชิ้น และเปลี่ยนแบตเตอรี่นิเกิล-ไฮโดรเจนที่จ่ายกระแสไฟฟ้าให้แก่กล้องฮับเบิลในช่วงเวลากลางคืนหมดทั้ง 6 ชุด แบตเตอรี่นี้ใช้งานมามากกว่าอายุใช้งานตามการออกแบบถึง 13 ปีแล้วและยังไม่เคยเปลี่ยนเลย[45] หลังจากทำการทดสอบและปรับแต่งค่าแล้ว กล้องฮับเบิลก็กลับสู่การทำงานตามปกติในเดือนกันยายน ค.ศ. 2009[46] การปรับปรุงซ่อมแซมทั้งหมดนี้เพื่อหวังให้กล้องฮับเบิลสามารถใช้งานต่อไปได้เต็มประสิทธิภาพอย่างน้อยจนถึงปี ค.ศ. 2014 หรือนานกว่านั้น[47] กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล
ปลายปี ค.ศ. 2004 สมาชิกรัฐสภาจำนวนหนึ่ง นำโดยวุฒิสมาชิกบาร์บารา มิคัลสกี (D-MD) และประชาชนที่สนับสนุนอีกจำนวนมากรณรงค์เรียกร้องให้รัฐบาลของบุชและนาซาซ่อมกล้องโทรทรรศน์ฮับเบิล