哈勃空间望远镜的探索成果

1. 哈勃空间望远镜的探索成果

 从1990年到2015年4月，哈勃望远镜在地球轨道上运行了接近13万7千圈，累计54亿公里，执行了120多万次观测任务，观察了超过38,000个天体。 哈勃望远镜观测到的目标中最远的是距地球130亿光年的原始星系，这些星系的发出光芒来自大爆炸后刚刚形成的宇宙早期。 平均每个月，哈勃都会产生829G观测数据，累计已超过100T。 在执行任务的早期，哈勃望远镜证明了大质量黑洞在宇宙中普遍存在——大多出现在星系的中央位置。同时，天文学家还在它的帮助下，观测到宇宙膨胀的精确数据，从而推算出宇宙年龄为138亿年（误差不超过3%）。 在这一过程中，“暗能量”这个如今在科学界频频出现的神秘概念，逐渐为人们所知晓。而且在“大爆炸”之后，另一个非常关键的“暴涨”阶段对于我们宇宙现在的结构同样起着决定性的作用。 截至2015年4月，直接或间接通过哈勃望远镜的成果而发表的科学论文数目，达到12800篇，包括几项问鼎诺贝尔奖的成果。  2012年3月，美国宇航局“哈勃”太空望远镜在距离地球24亿光年的“阿贝尔520”星系团中再次发现了一个巨大的暗物质块。这一异常发现令天文学家百思不得其解，并怀疑暗物质块中可能藏有一个神秘的“暗物质核心”。研究人员介绍说，在距离地球24亿光年的遥远星系团“阿贝尔520”中，星系发生碰撞后，从星系中分离出来的暗物质可能在星系周围聚集形成一个“暗物质核心”。由于暗物质被认为是将星系结合成一体的神秘“胶水”，因此这种现象本不应该存在。现象的问题是，如果暗物质被认为是将星系结合成一体的神秘“胶水”，那么星系碰撞后它们仍然可以将星系“粘合”在一起。这一异常现象最早发现于2007年。由于这一现象过于异常，因此许多天文学家都将其作为一种假象而不予理会。然而，“哈勃”太空望远镜最新的观测结果证实，“阿贝尔520”星系团中的暗物质和星系是分开的。“哈勃”太空望远镜观测图像蓝绿色区域显示，一个巨大的暗物质块位于炽热的气体附近，但该区域几乎看不到星系。异常现象的再一次发现，让天文学家们不得不对其重视起来并重新思考它的原理。暗物质最早发现于大约80年前，被认为是将星系结合成一体的“引力胶水”。事实上，天文学家对暗物质仍然知之甚少。“哈勃”太空望远镜研究项目首席科学家、加利福尼亚大学天文学家詹姆斯-吉表示，“这一结果令人困惑。暗物质的行为无法预测，很难说清它的原理。”对于这一异常发现，研究团队提出了数种解释，但最终每一种解释都会让天文学家更为困惑。研究团队成员、美国加州旧金山州立大学科学家安迪谢-马哈达维曾经是2007年对“阿贝尔520”星系团首次观测项目的负责人，他表示，“这会让你越来越困惑，越陷越深。”对于这种矛盾现象，一个可能的解释就是，“阿贝尔520”星系团是三个星系团之间复杂的交互体，而不仅仅是两个碰撞系统。另一种可能就是，“暗物质核心”中包含有许多星系，但是由于它们过于暗淡而无法观测到，甚至“哈勃”太空望远镜都无法看到。 2013年12月3日，美国航天局宣布，天文学家利用哈勃太空望远镜在太阳系外发现5颗行星，它们的大气层中都有水存在的迹象。此前也曾观测到少数大气层中有水存在迹象的系外行星，但这是首次能确定性地测量多个系外行星的大气光谱信号特征与强度，并进行比较。这5颗行星分别叫做WASP-17b、HD209458b、WASP-12b、WASP-19b与XO-1b，它们的体积比地球大得多，属于“热木星”型行星，即大小与木星相当，但温度极高、运行轨道距其绕行恒星非常近的气态巨行星。研究人员利用哈勃的广角照相机，观测这些行星大气层吸收光线的细节特征，结果发现，尽管5颗行星都有水存在的迹象，但信号均弱于预期，他们怀疑这是因为这些行星的大气中有一层霾或灰尘的存在，导致信号减弱。  早在1996年，著名的哈勃空间望远镜就拍摄到标志性的哈勃深场图像，巨大数量的星系就隐藏在这片小天区中，美国宇航局计划进行一次全新的深场成像计划。哈勃望远镜在捕捉深场图像时将收集极遥远天体的微弱光线，慢慢“堆积”才能揭示宇宙大爆炸数亿年后的情景，否则由于光线太弱而看不到当时宇宙中存在的天体。在哈勃望远镜于2004年拍摄的“超深场”图像中，收集光线的时间更久，2012年拍摄的“极深场”图像则花了更长的时间才完成成像。 根据巴尔的摩空间望远镜研究所科学家丹安·科介绍：“与超深场图像类似，本次哈勃拍摄的六个超深场图像计划几乎可获得相同品质，在哈勃前沿领域的任务中，收集光线花了45个小时，描绘出宇宙大爆炸后大约五亿年的情景。”这些图像深刻揭示了宇宙最深处的景象，捕捉到年代非常久远的星系和从未见过的遥远星系。负责本项研究的科学家认为有些星系是之前尚未被发现的，比如最远的星系MACS0647-JD，就距离地球大约133亿光年处，原始深空场也显示了在仅仅2.5弧分跨度上就存在大约3000个并未被观测到宇宙星系。 作为天体观测的主力，美国宇航局希望哈勃望远镜能维持到2018年，其继任者詹姆斯·韦伯空间望远镜将在不久后发射。研究人员认为哈勃拍摄的新深场图像需要一定的运气，那片黑暗的天区包含了丰富的宝藏，这项新的观测活动将在2012年晚些时候开始。  根据一架曝光的俄罗斯A-60机载激光武器（Beriev A-60，苏联时期的遗存）试验机照片，机身徽标图案明确显示出以激光攻击哈勃空间望远镜的情景。这间接表明了哈勃空间望远镜在军事上对俄罗斯的威胁程度。进而引发对哈勃空间望远镜是否单纯用于和平用途的争论，以及反对太空军事化的抗议。更有阴谋论者进一步指出：哈勃空间望远镜初期的“近视”缺陷乃有意为之，直至苏联解体后两年才加以修正。

2. 哈勃空间望远镜升空30周年，它是人类欣赏宇宙的眼睛

 也许一些初中生都知道，地球大气、光污染、甚至是地平线等一些大气层以内的东西，都会对地基天文观测造成影响。为了解决这些问题，从而获得最佳的观测环境，其效果最显著的方法莫过于是把天文望远镜弄到太空去；这个“理性”的想法最早可以追溯到上世纪四十年代。1990年4月24日哈勃空间望远镜成功发射。
   
   
   
   
   
   现在太空上“架着”许多的望远镜，但是我觉得，能让大部分人想起它长什么样、看过它拍的照片——这个望远镜应该就是哈勃了。
   为了纪念发现宇宙膨胀的科学家爱德温·哈勃，在1980年空间望远镜被命名为哈勃。
   
   
   
   
   
   1962年美国国家科学院在一份报告中推荐空间望远镜作为发展太空计划的一部分。
   1965年斯必泽成了建造望空间远镜委员会的主任。
   1970年NASA成立了规划空间望远镜工程的委员会和制定空间望远镜科学目标的委员会。
   1974年，杰拉利德·福特取消了空间望远镜计划的预算，后经多方努力，参议院决议恢复，但是只恢复了原有的一半预算。
   由于资金减少，那么空间望远镜就只能缩水。除了空间望远镜本体，一些和它有关的计划也自然而然的取消了。比如用于测试的1.5米空间望远镜。
   
   
   
   
   
   与此同时欧空局也成为合作伙伴，为其提供经费和仪器，作为回报他们允许欧洲的天文学家使用望远镜的时间不少于15%。
   1978年国会支付预算，空间望远镜开始设计，计划在1983年升空。
   由于镜片、卫星平台、航天飞机等一些设备的原因，发射任务被不断的推迟……最后哈勃空间望远镜于1990年4月24日由挑战者号航天飞机发射。
   哈勃空间望远镜是美国航天局与欧空局共同合作的项目。它长是3.3米、直径4.3米、重11.6吨、花费近30亿美元(远超最初预算)。观测能力是当时地面天文望远镜的10倍以上。
   考虑到工作寿命，以及向外喷出的推进剂可能会对轨道环境产生污染影响观测。哈脖空间望远镜并没有采用和其它卫星一样的推进器姿控方式。而是用到了反作用轮改变它在太空中的朝向。据了解，这种反作用轮让哈勃望远镜旋转90度需要花费15分钟。并且哈勃使用到了陀螺仪技术来让它保持稳定。
   关于数据传输：哈勃空间望远镜得到的数据会首先储存在航天器中，大约每天两次向中继卫星传送信号，最后地面接收存档。在最开始，哈博望远镜储存数据的设备是老式的磁带。后来在维修中进行了更换。当然他传回的数据需要处理后才能被科学家所使用。研发人员开发了一种自动对数据进行处理和修正的软件。然后利用stsdas选取所需的数据。
   从发射至今，航天员已经为哈勃空间望远镜完成了5次修复与升级。在2009年5月19日，美国亚特兰蒂斯号航天飞机的宇航员完成了哈勃太空望远镜的最后一次修复工作。2011年所有航天飞机全部退役，这也就意味着人类再也不会去维修哈勃太空望远镜。
   
   
   
   
   
     
   对于我来说，哈勃空间望远镜只是一个大号的照相机。但是使用它的科学家却不是单纯的拿它拍照。
   大家应该都知道，哈勃空间望远镜拍回来的照片都是黑白的。
   
   
   
   
   
   摄像机使用了特殊的CCD探测器，它可以感知宇宙光谱范围，却无法描绘出你想要的颜色。
   
   
   
   
   
   哈勃望远镜的主要原理是依靠反射光的亮度，当时科学家们认为黑白传感器要比彩色传感器更好。因为对于数千光年外的宇宙物体来说，黑白影像才是最直观、清晰的。
   这些星云的颜色都是科学家们PS出来的，那么一个问题出现了，这些颜色是否修的准确?
   答：这些的颜色当然不准确，并且科研人员也从来没说过这是这些天体的真实样子。
   我们下面就用“创生之柱”来说说，科学家是根据什么给这些图片上色。
   先说明一点，人眼可以看到的可见光只占宇宙光谱的很小一部分，你觉得彩色相机对于 探索 宇宙来说还有意义吗？
   
   
   
   
   
   不同的物质会发出不同颜色的“光”，天文学家根据光谱来分辨天体的物质元素。
    最后我们来看看哈勃拍摄的照片 
      创生之柱
   我想大家应该看过一张右上方缺了一块的创生之柱图片。(有彩色的)
   
   
   
   
   
   这张照片拍摄于1995年4月1日，不用仔细看，你就会发现这三张图片有不同之处。显然它们不是简单的黑白照片。或者说他们分别是氧元素、氢元素和硫元素的黑白照片。氧、氢、硫是构成星体的基本元素。
   如果直接将他们还原的、叠加后得到的照片应该是这样的。
   
   
   
   
   
   但是为了显示更多的细节，让张照片更有价值。科学家们将氧氢硫元素的色阶按照光频率替换为了红绿蓝。
   
   
   
   
   
   这张图片在2015年1月正式发布，拍摄于2014年10月，由2009年安装在哈勃上的广域相机拍摄。
   蝴蝶星云
   因为它长得像，所以才叫蝴蝶星云。
   
   
   
   
   
   这张照片是由安装在哈勃上的第3代广域相机拍摄。
   蝴蝶星云学名叫做：闵考斯基2-9
   这个蝴蝶“翅膀”的长度约是2光年，它是由中心恒星喷发出的物质构成的，其温度超过华氏36000度，气流速度高达每小时60万英里，距离银河系约3800光年。
   上帝之眼
   编号：NGC 7293
   这是典型的行星状星云
   
   
   
   
   
   它长得像极了人的眼睛，图片最中间的那个小白点是一颗炽热的白矮星。“上帝之眼”距离地球700光年，位于水瓶 星座 的里面，直径约5.1光年。
   哈勃空间望远镜，是一座完整而又出色的太空天文台。它证明了大质量黑洞在宇宙中是普遍存在的、并且帮助科学家预算出宇宙的年龄……#哈勃升空30周空#
   截止2015年，借助哈勃空间望远镜探测成果而发表的科学论文数目约为12,800篇，其中有几项获得了诺贝尔奖。

3. 哈勃望远镜的传奇一生（一）——诞生

欢迎来到“ 火星茶馆 ”，这是一次有关宇宙与航天内容的尝试，想提供有情怀、有深度的科普。  
                                          
  作者按：在天文学家眼中，哈勃望远镜更像是一个知名人士，而不是一个公交车般长，位于太空的光学仪器。哈勃望远镜是人类探索宇宙的英雄壮举。他命运坎坷，多次身处绝境；他大放异彩，彻底改变了人类对宇宙的看法。本期将向各位客官讲述哈勃望远镜的传奇故事。 
  
 
  
                                          
 每当太阳西沉，星星高悬在漆黑的穹幕，射下美丽的星光。星空映照在眼睛上，会有神秘而深邃的感觉涌上心头，同时会被某种美丽而壮阔的力量所震撼。人类深深注视着星空，沉醉在美中，也试图理解这世界和自我的命运。
                                          
 400多年前，当伟大的伽利略历史性地举起自己制作的简易望远镜对准了星空，他比前人看到了更深邃更美妙的星空。从伽利略以后，天文望远镜成为了观测天体不可或缺的重要工具， 可以毫不夸张地说，没有望远镜的诞生和发展，就没有现代天文学。随着望远镜在各方面性能的改进和提高，天文学也正经历着巨大的飞跃，迅速推进着人类对宇宙的认识。 
                                          
 
  
                                          
 随着天文望远镜的口径越来越大，制作工艺越来越先进，人类能看到的星空更加清晰丰富了。人类对星空的研究越深入，也就对宇宙了解得更多，也就更发现自己是多么无知。而地面光学观测的极限也在逐步接近，人类要看到更美的星空需要付出的代价越来越大，而这一切源于大气层的存在。大气层是人类生存的保障，却是天文观测的障碍。动荡不安的大气层造成星光的闪烁，就是俗话说的星星眨眼。而且光谱中的红外线和紫外线被大气层吸收殆尽，造成地面观测的缺失。要知道，红外线和紫外线中也包含着丰富的宇宙信息。 在地面隔着大气层通过光学观测星空，就好比我们去参观一个世界名画展，可眼前的画不是变形，就是失真，甚至干脆看不见。 人类也尝试在远离城市灯光污染，大气层更稀薄的高海拔地区建立天文观测台。取得了一些改进，但效果终究有限。
  
 
  
                                          
 1923年，德国火箭先驱赫尔曼·奥特伯在《飞往星际空间的火箭》中首次提出将望远镜放入太空轨道。而被称为史上最伟大的火箭科学家冯·布劳恩就是受到《飞往星际空间的火箭》的启迪，开始对星际旅行深深着迷。后来不但冯·布劳恩成为了奥特伯的学生，还成为了美国航天计划的重要领导者。1946年，二战刚结束，美国天文学家莱曼·斯皮策在论文《在地球之外的天文观测优势》中具体论证了空间望远镜的优势：1、可以将清晰度至少提高一个数量级；2、可以全波段无障碍观测，包括红外线和紫外线。斯皮策的这篇论文可以说是哈勃空间望远镜的起点，在其后的20世纪60、70年代，斯皮策也一直是哈勃空间望远镜的有力推动者。 这两位极具浪漫主义和冒险精神的科学家，像灯塔一样照亮着人类科学前进的道路，为了更美的星空，为了宇宙的奥秘。 
  
 
  
                                                                                  
 20世纪50年代开始，美国和苏联这两个超级大国展开了激烈竞争，人类在太空领域的发展也由此获得了历史性的机遇。 从20世纪50年代到90年代，人类经历一个太空发展的黄金时代，短时间内实现了人造卫星、宇航员、航天飞机、空间站、空间望远镜等一系列太空奇迹。那是一个值得所有人铭记的辉煌岁月。哈勃望远镜也诞生于这个时期，故事的精彩程度一点也不逊色于其它太空事件。 
  
 
  
                                          
 1962年，也就是斯皮策的论文发表16年后，美国国家科学院在一份报告中推荐空间望远镜做为发展太空计划的一部分。1965年，斯皮策被任命领导一个科学委员会，该委员会目的在于研究大型空间望远镜的可能用途，并在1969年公布了名为《大型空间望远镜的科学用途》的研究报告。美国国家科学院在1969年批准了“大型空间望远镜”项目，并继续进行可行性研究。
                                          
 要真正将空间望远镜从科学梦想变为现实，美国国家航空航天局（NASA，1958年10月1日成立）的支持和投入是不可或缺的。实际上，从20世纪60年代开始，冯·布劳恩以及他的团队已经开始思考如何应对空间望远镜的挑战。1966年和1968年，NASA分别进行了两次轨道天文台（OAOs）任务，完成了外太空的紫外线观测，展示了以太空为基地的天文台在天文学上扮演的重要角色。在1970年NASA设立了两个委员会，一个规划空间望远镜的工程，另一个研究空间望远镜任务的科学目标。
                                          
 1969年，随着阿波罗11登月计划的成功，NASA的太空经费开始缩减，大型空间望远镜项目也面临危险。1975年，众议院拨款小组委员会删除了大型空间望远镜项目的预算。为回应此，天文学家协调了全国性的游说努力。许多天文学家亲自前往拜会众议员和参议员，并且进行了大规模的信件和文字宣传。国家科学院出版的报告也强调空间望远镜的重要性。同时，为了缩减预算支出，美国国家航空航天局将望远镜口径从3米降至2.4米，仪器设备也相应缩水，并邀请欧洲航天局（ESA）加入承担15%的研制经费，相应给予欧洲科学家不少于15%的使用时间。通过这一系列的操作，将预算缩减为原来的一半，大约为2亿美元。1977年，最后国会通过了新的预算，至此大型空间望远镜项目正式启动。 1983年，望远镜被命为哈勃，以纪念美国著名的天文学家艾德温·哈勃。哈勃在20世纪初期证实了星河系外其他星系的存在，并发现了宇宙膨胀的现象，建立了哈勃定律，为大爆炸理论提供了证据。哈勃被天文学界尊称为星系天文学之父，而哈勃望远镜的观测任务在很大程度上正是基于哈勃的工作，因此以他的名字命名再合适不过了。 
                                          
 对大型空间望远镜项目来说，预算缩水是一个不小的打击。美国作出发展航天飞机的决策，则是大型空间望远镜项目的重要转机。航天飞机可以完成大型空间望远镜的发射任务、太空维修任务，甚至是返回任务。 采用航天飞机可以极大提高大型空间望远镜的可行性和可扩展性。后来哈勃望远镜的历史证明，采用航天飞机的方案是极其英明的。哈勃望远镜和航天飞机都成为了传奇，在一定程度上相互成就了对方。 
                                          
 1978年，美国国会拨付了3600万美元，让大型空间望远镜开始设计，并计划在1983年发射升空。空间望远镜的计划一经批准，计划就被分割成许多子计划分送各机关执行。 马歇尔太空飞行中心（MSFC）负责设计、发展和建造望远镜，金石太空飞行中心（GSFC）负责科学仪器的整体控制和地面的任务控制中心。马歇尔太空飞行中心委托珀金埃尔默设计和制造空间望远镜的光学组件，还有精密定位感测器（FGS），洛克希德被委托建造安装望远镜的太空船。
                                          
 1979年，珀金埃尔默开始哈勃望远镜主镜的磨制工作，这是望远镜中最关键的部分。一般的望远镜，镜子在抛光之后的准确性大约是可见光波长的十分之一，但是因为空间望远镜观测的范围是从紫外线到近红外线，所以需要 比以前的望远镜更高十倍的解析力，它的镜子在抛光后的准确性达到可见光波长的廿分之一，也就是大约头发丝直径的1/3000 。为了能达到如此苛刻的精度要求，珀金埃尔默使用基于计算机的激光研磨系统制造主镜。同时，为了能在太空复杂的环境条件下能一直保持此精度，特意采用了超低膨胀玻璃。
  
 由于包括主镜研制在内的光学系统进度持续落后，镜子于1981年底才全部完成，整个光学组件直到1984年才完成。与此同时，光学望远镜组合上的预算也在持续膨胀，导致在1986年时比初始预算增加了5倍。整个哈勃项目的研制饱受质疑，特别是光学部分诟病最多，气氛越来越紧张。NASA被迫多次推迟发射时间，从最开始的1983年一直推到1986年。随着哈勃的各部分于1985年12月到位，美国国家航空航天局最终计划于1986年10月发射。
                                          
 
  
                                          
 就在这个万事俱备只欠东风的时候，一场灾难正悄悄来临。1986年1月28日的寒冷早晨，在美国佛罗里达的卡那维拉尔角，“挑战者”号航天飞机升空73秒后爆炸解体，顷刻之间爆裂成一团桔红色火球，碎片拖着火焰和白烟四散飘飞，坠落到大西洋，7名宇航员全部遇难。这场航天灾难震惊了全世界，让人扼腕叹息。“挑战者”号的失事使美国的航天事业受到沉重打击，举国上下陷入悲痛当中，航天飞机被迫停止了飞行。而“挑战者”号就是计划将执行哈勃任务的航天飞机。 命运开了个沉痛的玩笑，由于航天飞机任务恢复遥遥无期，哈勃任务再次陷入泥沼，未来何时，甚至能否进入太空都变得非常不确定。 
                                          
 
  
                                          
 经过近5个月艰难细致的事故调查，事故调查委员会确认事故原因是O形橡胶环在低温下失效，导致燃料泄露并发生起火爆炸。痛定思痛，此后美国对航天飞机进行了400处以上的改进，并加装了安全系统。1988年9月28日，“发现”号在航天飞机任务中止32个月后升空，这标志着航天飞机项目再次走上正轨。
                                          
 哈勃望远镜经过漫长的等待，终于等到了最终的发射。1990年4月24日，装载哈勃望远镜的“发现”号航天飞机成功发射升空，4月25日将哈勃望远镜送入距地面600公里的轨道。 哈勃望远镜经历了一系列内部与外部的挫折，从项目开始到发射历时20多年，耗资20多亿美元，终于得以翱翔太空。哈勃望远镜的伟大使命就此展开，全世界都在等待哈勃即将传回的图片。 
                                          
   下期预告：就在这个欢欣鼓舞满怀期待的时候，一次致命的打击来临。1990年5月20日，哈勃望远镜向地面传回了第一幅照片，成像质量太差，远远没有达到设计要求。是什么原因造成的，又该如何解决？敬请期待“ 火星茶馆 ”下一期。  
  
   下期链接： 哈勃望远镜的传奇一生（二）

4. 哈勃是如何成为最强大望远镜的？追溯哈勃历史，原来也很曲折离奇

 1990年4月24日，著名的哈勃太空望远镜（Hubble Space Telescope，缩写：HST）发射升空。
   
   如今，哈勃望远镜已经成为了世界上最著名的望远镜，它所公布的每一张宇宙照片都备受瞩目。可是，回顾起哈勃望远镜的发射历程，我们能想到的只有那几个词语——跌宕起伏、曲折离奇。
   关于太空望远镜的构想，远比你想象的要早。
   早在1923年的时候，德国太空先驱三人组之一的 赫尔曼·奥伯斯 出版专著《Die Rakete zu den Planetenräumen（火箭进入行星空间）》，首次提到了关于利用火箭将望远镜送上太空的想法。
   1946年，美国天文学家 小莱曼·斯皮策 发表了论文《Astronomical advantages of an extraterrestrial observatory（地外天文台的天文优势）》，正式提出了空间望远镜的概念和优势。
   
   斯皮策一生之中始终致力于空间望远镜的研制上，对于哈勃望远镜以及其他空间望远镜的发射都作出了杰出的贡献。因此，NASA也将2003年发射升空的太空望远镜以他的名字来命名，这就是今年刚刚退役的 斯皮策太空望远镜 。
   1962年，美国国家科学院也提交了一份报告，认为空间望远镜应该作为一项重要的天文视野来发展。于是，在1965年的时候，NASA成立了一个致力于建造空间望远镜的委员会，这个委员会的委员长即是斯皮策。
   1974年，在空间望远镜还没有问世的时候，“寒酸”的科学家们只能利用飞机将观测设备承载到空中进行有限的观测。比如 柯伊伯机载天文台 ，就是利用改装过的C-14飞机搭载到12500米高空，在相对稀薄的大气环境下提高人类的观测能力。
   为何天文学家纷纷将目光放在了太空？难道地球这个“小庙”容不下望远镜这一尊“大佛”吗？
   容不下。
   
   地球的大气层对于生命的存在至关重要，如果没有它，现在的地球将是一片死寂。但是，它阻拦了外太空辐射的同时，也阻拦了人类的视野。虽说我们的肉眼看不见空气，但这不意味着它真的是“看不见”，大气湍流在天文观测时给天文学家带来了巨大的障碍。
   不仅如此，地球大气层可以遮挡或者削弱很多波段的电磁波。比如我们熟知的臭氧层，可以吸收大部分 紫外线 ，保护我们不会被太阳辐射所伤害，但是也阻止了科学家利用紫外线波段对宇宙进行观测。如果能让天文望远镜摆脱地球大气层，那就可以不受大气层的干扰，极大地扩展人类的视野。
   不论是理论上还是其他一些初步的实践成果都告诉我们：空间望远镜的确具有非常巨大的观测优势。1968年，NASA正式决定：建造一台口径达到3米的空间望远镜，名称暂定为大型轨道望远镜或大型空间望远镜（LST），预计发射时间为1979年。这台望远镜，就是后来的哈勃太空望远镜。
   可是，这个计划从一开始就面临着一个重大的问题：钱。
   
   正应了那句话：钱不是万能的，没有钱却是万万不能的。
   对于这台望远镜的高昂预算，美国国会提出了质疑，并且要求必须想办法降低预算。当科学家们绞尽脑汁地思考如何削减预算时，却接到通知说不用考虑这个问题了——不是国会有钱了，而是国会明确表示：这个项目撤销。
   天文学家们如同遭到了晴天霹雳，他们到处游说，很多人亲自拜访众议员和参议员。1977年，在他们的不断努力下，参议员才决定恢复一半的预算。
   直到1979年，也就是最初计划发射这台望远镜的那一年，它的主镜片才刚刚开始抛光。直到两年后，承担这项任务的珀金·埃尔默公司仍然没有完成抛光工作。此时，抛光的费用已经超出了最初的预算。NASA无奈之下，只好决定“打个八折”，把这台望远镜的口径改为2.4米，也就是现在哈勃望远镜的口径。从这个角度来讲，哈勃望远镜只是个“ 残次品 ”。
   
   即便如此，这台望远镜的经费仍然严重不足，国会又把钱包捂得极紧。无奈之下，NASA只好转而向欧洲航天局求助。对于欧航局来说，这恐怕算得上是天上掉馅饼了。于是，他们出人、出力、出钱、出设备，助NASA一臂之力。前提条件是：欧航局获得这台望远镜  15%  的使用时间。因此，我们看到的一些哈勃太空望远镜的照片都是两个航天局合作的。
   本段开篇的那句话如果反过来说，就是当时NASA遇到的尴尬。没有钱是万万不能的，但钱也不是万能的。即使得到了欧航局的帮助，望远镜的发射时间仍然一推再推，先是推迟到1986年3月，然后推迟到同年9月。这一次，他们不用再推了，因为问题已经不是望远镜打造的问题了。
   
   1986年1月28日，是天文史上最悲痛的一天，美国 挑战者号航天飞机 发生事故爆炸，7名宇航员全部牺牲。这个打击让NASA不得不停下脚步，暂停了航天飞机的发射。
   研发哈勃望远镜的相关工作人员反倒是把握住了这个机会，继续提高望远镜的灵敏度、改进地面控制系统。但是，原本计划搭乘航天飞机进入太空的哈勃望远镜，不得不放在无尘室中精心保存，这无异于是在白白地烧钱。望远镜的发射，已经刻不容缓。
   1990年4月23日，美国肯尼迪航天发射中心，万众瞩目的时刻终于到来。从提出构想到这一刻，已经过去了44年。这台在前不久决定以刚刚逝世一年的著名天文学家埃德温·哈勃的名字来命名的太空望远镜，终于装进了“发现者”号航天飞机，被发射升空。4月24日，在航天飞机的投放后，哈勃太空望远镜正式开始服役。
   
   这个时候，原始预算只有 4亿美元 的哈勃望远镜，已经烧掉了接近 15个亿 。在它的身上，一共配备了五大武器：
   
   图为哈勃太空望远镜的结构示意
   
   从尺寸上看，哈勃望远镜和一辆公交车差不多。它的口径为2.4米，总宽度4.2米，长度为13.2米，重量约为11.11吨。目前运行在大约540公里的高空，以每秒7.59公里的速度绕地球公转。
   
   可是，这一台无数天文学家呕心沥血、栉风沐雨打造的望远镜，承载着无数人对宇宙的渴望与憧憬，却在传回第一张照片的时候就让所有人大跌眼镜。这是怎么回事呢？
   哈勃传回来的第一张照片，出人意料地不清晰，大概就是下面这个样子。
   
   不是你的眼神有问题，你的手机屏幕也很好，是哈勃太空望远镜的问题。
   这个问题马上成为了当时的热点新闻，让哈勃望远镜成为了全美国茶余饭后吐槽的焦点。《新闻周刊》杂志的封面甚至起了 " 15亿美元的大错 "的题目。
   15亿美元，换来了5毛钱的特效。
   喷射推进实验室主任卢·艾伦领导的委员会马上寻找其中的原因，最终发现：问题还是出在了珀金·埃尔默公司的身上——恐怕这些技术人员，已经恨得牙根直痒痒，不知道当初为何把这项任务给了这家公司。
   导致哈勃望远镜观测能力大大弱于预期的原因，就在于主镜的打磨。这就要从哈勃望远镜的原理说起了。
   从本质上说，哈勃太空望远镜的原理和 折反射望远镜 差不多，但是能够观测到的波长范围更加宽广。光线射到主镜后，通过主镜反射到副镜上。这里的主镜画得比较平，但其实是一个凹面镜。
   
   光线由副镜反射，通过主镜内的孔，并汇聚在焦点上。只要在焦点上安置接收仪器，就可以实现将远处天体的放大。这里，首先就得要求主镜有完美的平整度，其次就是主镜的曲率要完美实现。否则，看上面的原理图就知道，光线一定会散开。
   
   结果，由于主镜的曲率有了一点点细微的偏差，就产生了实际像点与理想像点的位置之差，这种偏差叫做球面像差，也叫球差。据计算，哈勃望远镜当时的球面像差仅有 2.2微米 ，是人类头发的几十分之一。但是，对于哈勃这样的超精细设备来说，这个偏差是致命的。中国古人讲：“失之毫厘，谬以千里”。而哈勃更夸张，失之微米，谬以光年。
   问题找到了，那么，到底这个问题是怎么产生的呢？
   艾伦委员会的调查结果显示：原本望远镜研发项目中包含着对球面像差的检测流程，就是利用一种叫做“ 零位校正器 ”的设备进行检测。但是，在应该进行这项检测的期间，珀金·埃尔默公司因为经费和项目进度的问题和NASA闹得很不愉快，因此有些破罐子破摔的心态，于是抱着侥幸心理没有按照最初的要求装配零位校正器，错误安装的零位校正器导致了微弱的偏差。珀金·埃尔默并非不知道这件事，但是他们竟然没有修正，而是垫了几个金属片强行把偏差消除，想借此蒙混过关。
   
   事情到这里还有挽回的余地，挑战者号航天事故给了他们时间和最后的机会，只要NASA的人再检测一次，发现问题就好了。可是，珀金·埃尔默的人始终拍着胸脯保证主镜没有任何问题，于是检测就没有进行。
   纸是包不住火的，当那些哈勃望远镜传回的第一批照片呈现在众人面前的时候，也就是人们傻眼的时候。
   艾伦委员会认定，这次偏差的主要错误在于珀金·埃尔默公司的粗心大意，为此，后者迫于你懂得的压力，不得不赔偿 1500万美元 。同时，NASA的相关人员因为工作不力，同样遭到了严厉的批评。
   可是，惩罚不是目的，已经出现的问题该如何解决呢？
   
   把望远镜拉回地面维修不是不可能，但是高昂的成本让人望而却步。好在问题还有解决的余地，他们可以在太空中给哈勃望远镜“戴眼镜”。通过重新的计算和反复的检查，技术人员得出结论：主镜的圆锥常数为-1.01390±0.0002，而不是预定的-1.00230。
   1993年，NASA发射了奋进号航天飞机，利用机械臂将哈勃望远镜抓进航天飞机中。在接下来的7天内，宇航员将 矫正光学空间望远镜轴向替换系统 （Corrective Optics Space Telescope Axial Replacement，缩写：COSTAR）装入哈勃，消除了球面像差。由于哈勃望远镜内位置不够，NASA不得不舍弃了五大武器之中的 高速光度计 （HSP）。同时，他们也用 第二代广域和行星照相机 替换掉了第一代，提升了观测的能力。
   
   至此，哈勃望远镜终于摆脱了人们的嘲讽，从此成为了人类观测宇宙时最重要的“一双眼”。在接下来的27年时间里，它无数次用强大的观测能力，向我们展现最壮观、最深邃、最神秘的宇宙，诉说着这个宇宙所隐藏的秘密。
   哈勃太空望远镜已经服役30年，却依然能持续传回大量震撼的宇宙图片。和它相比， 斯皮策太空望远镜 2003年升空，今年年初退役，只工作了17年，而1991年发射的 康普顿望远镜 仅仅服役了9年，就在2000年坠入太平洋。
   为何哈勃望远镜能够独树一帜，30年来依旧长青呢？
   
   这是在于，哈勃太空望远镜是 唯一被设计为可以由宇航员在太空中进行维修的设备（根据前两章的介绍，可以感受到我们该多么庆幸它可以维修） 。从发射至今，哈勃太空望远镜已经经历了5次维护更新。
   
   尽管经历了多次维修，但我们知道，终有一天哈勃望远镜也会退役。不过幸运的是，NASA早就已经准备好了下一代望远镜，那就是 詹姆斯·韦伯太空望远镜 （James Webb Space Telescope，缩写JWST）。
   和哈勃相比，JWST的观测功能更加惊人，而且它能观测到的波段也比哈勃要更加宽广。哈勃望远镜的口径为 2.4米 ，而JWST可以达到 6.5米 。因此，前者的观测极限大约为 134亿光年 ，而后者则可以观测到 136亿光年 以外，也就是宇宙大爆炸后2亿年左右的模样。
   
    
   和给予它名字的天文学家埃德温·哈勃一样，哈勃望远镜也是人类天文史上的一座里程碑。在人类前行的路上，里程碑会一个一个被甩在后面。但是，我们永远不会忘记里程碑旁边的风景，和里程碑向我们诉说的一个道理：我们永远在前行！
   感谢阅读。

5. 哈勃望远镜耗费16年，拍下了这张最完整的宇宙照片是什么样的？

6. 哈勃空间望远镜能量来源

哈勃空间望远镜的能量来自太阳能电池板。如图。

在2002年3月，由哥伦比亚号对哈勃太空望远镜进行了第四次维护任务（前几次都是针对光学和成像系统），更换了新的冷却系统和太阳能电池板，对望远镜的配电系统也进行了更新。

7. 哈勃空间望远镜的太空作品

2004年作品欣赏  2004年2月4日，哈勃望远镜观测到两个星系发生碰撞的情景，当碰撞时，受强大重力辐射爆作用其中一个超大质量黑洞将被踢出来，而不是按人们所想它们会结合形成一个更大的黑洞。    2004年2月20日，哈勃望远镜的观测结果证实爱因斯坦的观点是正确的，一种叫做“暗能量”的物质正如爱因斯坦预言中作为一种斥力试图与宇宙中的引力达到一种平衡状态。哈勃望远镜研究人员称，即使爱因斯坦的观点是错误的，宇宙中的暗能量可能无法在未来300亿年前里摧毁宇宙。    2004年3月4日，哈勃望远镜拍摄的遥远恒星V838 Mon的光环非常类似于梵高的油画作品，天文学家称这个照片称为“草莓之夜”。这张照片是由先进勘测相机拍摄的。图中星际灰尘强度来自于图片中心位置的红超巨恒星，它在两年前就释放出类似电灯泡的脉冲光。V838 Mon距离地球20000光年，处于银河系的边缘。  2005年作品欣赏  7月4日是美国的独立日，每年的这个时候美国城市都会燃放烟花庆祝节日。哈勃望远镜的观测显示，在1250万光年之遥的NGC 4449矮星系中持续燃放着“恒星烟花”。如图所示，这是哈勃望远镜先进勘测相机于2005年11月拍摄的。  2006年作品欣赏  2006年1月11日，基于哈勃望远镜拍摄的猎户星云图片，天文学家合成了最为详细的一张猎户星云全景图。猎户星云作为骚动状态恒星形成区域，是最吸引眼球的宇宙星体结构。该图像中包含3000多个不同体积的恒星，其中多数无法在可见光范围内呈现。由气体和灰尘勾勒出的图案颇似美国大峡谷中复杂的高地、山脉和山谷地形。猎户星云中包含着大量恒星诞生区域，遍布超大质量恒星至年轻恒星等各种恒星形态，同时还包含着孕育恒星的柱状密集气体云。    这是哈勃望远镜拍摄到的9个紧密、超密集星系，图像中是它们110亿年前的情景。这些星系直径仅有5000光年，其质量是太阳的2000亿倍。这些形成初期的星系只占成熟期星系质量极少一部分，当前它们内部只有一些恒星。我们的银河系可以容纳像这样的每一颗星系。这9个超密集星系是2006年6月至2007年6月之间，采用哈勃望远镜的近红外照相仪和多目标分光仪拍摄的。    2006年8月29日，哈勃望远镜拍摄到超新星仙后A爆炸的残留物质，它是银河系内最年轻的超新星爆炸残留物。这张图片显示了超新星仙后A爆炸后残留碎片的复杂结构，它是由先进勘测相机拍摄的18张独立照片合成的图像。    2006年12月11日，哈勃望远镜拍摄到恒星簇Pismis 24位于天蝎星座NGC 6357星云的内核区域，该恒星簇距离地球8000光年。恒星簇Pismis 24内部多数恒星的质量非常大，并喷射着强烈的紫外线放射线。如图所示，图像中最明亮的部分就是恒星Pismis 24-1。它曾被认为质量是太阳的200-300倍。哈勃望远镜的高清晰图像显示该恒星簇中存在着两个彼此环绕的恒星(右图上方和下方)，它们的质量大约都在太阳质量的100倍以上。  2007年作品欣赏  2007年1月10日，天文学家使用哈勃望远镜发现年轻的“恒星婴儿夭折区”，也被称为开放恒星簇，它仅拥有短暂的生命。这个恒星簇位于邻近的NGC 1313星系，该照片是由先进勘测相机拍摄的。    20多年前，天文学家观测到迄今400多年来最明亮的恒星爆炸现象，这个爆炸的超新星是SN 1987A，1987年2月23日，天文学家观测发现之后的几个月这颗超新星释放出1亿倍太阳的能量。这项观测有助于天文学家更好地理解超大质量恒星如何结束生命。2007年2月22日，哈勃望远镜观测到SN 1987A超新星奇特的三环结构，其中最明亮的亮点区域沿着气体内环包裹着已爆炸的超新星，超新星爆炸释放的冲击波碰撞并加热内环，使其释放出明亮的光芒。这一环状结构直径达1光年。    2007年3月6日，哈勃望远镜拍摄了数百张宇宙星系图像，在这张合成图像中至少包含了5万个星系。这将有助于科学家寻找宇宙年轻时期的重要线索，尤其从“童年”至“青年成熟期”。    2007年5月15日，天文学家使用哈勃望远镜发现两个超大质量恒星簇之间发生猛烈碰撞时所形成的神秘暗物质环结构。这种暗物质环的发现是证实暗物质存在最强有力证据，之前天文学家曾长期猜测这种无形物质是将星系簇紧密结合的额外重力来源。    2007年11月17日，哈勃望远镜观测到邻近星系中超大质量黑洞释放出超强能量喷射流。这一从未观测过的星系“暴力事件”严重地影响了喷射流途经的行星，并在其破坏性活动中引发了爆炸式的恒星诞生。当前所观测的星系系统叫做“3C 321”，它的内部包含着两个彼此绕轨道运行的星系。来自“钱德拉”X射线天文台的观测数据显示这两个星系中心位置包含着超大质量黑洞。较大星系从中心黑洞喷射出超强能量喷射流，较小星系在这股喷射流中摇摆不定。天文学家将较小星系称为“死亡恒星星系”。据悉，太空和地面望远镜均可观测到这一壮观天文现象。  2008年作品欣赏  2008年1月8日，哈勃望远镜发现2亿年前形成的“蓝色泡沫”恒星簇，它们形成于星系猛烈碰撞中的恒星诞生漩涡区域。“蓝色泡沫”恒星簇的质量是太阳的数万倍，之前未曾对其进行仔细观测。截至2009年，天文学家发现“蓝色泡沫”恒星簇存在于M81、M82和NGC 3077碰撞星系之间气体桥梁之间，距离地球1200万光年。    2008年7月29日，哈勃望远镜在大型星系统计任务中取得了具有纪念意义的重大突破，现已探测发现超过2000颗螺旋星系。如图所示，这是天文学家所观测到的“条状螺旋星系”。  2009年作品欣赏  2009年4月30日，哈勃望远镜的观测结果显示，一个星系爆炸式的恒星诞生可以比喻成美丽的烟火。它们以短暂、快速的方式诞生，短时间内释放出大量的亮光，随后逐渐熄灭。天文学家称，这种烟火式的星系恒星诞生并不是昙花一现。在对一些体积较小的矮星系观测中，他们发现这些星系整个生命历程中遍布着恒星诞生现象，而且恒星诞生释放明亮光线的时间是天文学家之前所预计的100倍。这种持续性现象可能随着时间变化影响矮星系，通过这样的研究将有助于揭示星系进化方式。    2009年5月，在宇航员的哈勃望远镜维修任务中，将计划移除2号广角相机，如图所示，这是2号广角相机所拍摄的K 4-55行星云翳，这也是2号广角相机最后拍摄的壮观图像。    2009年11月5日，哈勃望远镜3号广角相机(WFC3)拍摄到邻近螺旋星系内详细的恒星诞生状态，M83星系具有美丽、弯曲的旋臂结构。M83星系又被称为“南方风车”，它比银河系孕育恒星的速度更快，尤其是内核区域。3号广角相机拍摄到数百个年轻恒星簇、蜂群状远古球状恒星簇、数以万计的单独恒星，其中多数是蓝色超巨大的红巨星。  2010年作品欣赏  2010年2月18日，天文学家通过哈勃望远镜最新发现太空“侏罗纪远古星系”：一组较小的远古星系等待了100亿年才结合在一起。这些晚熟星系正在以自己的方式形成一个较大的椭圆星系。图中所示的“侏罗纪远古星系”是希克森紧密星系群31中的一部分，距离地球1.66亿光年。  2013年作品欣赏  2013年11月13日，美国宇航局（NASA）公布的图片显示，2013年8月19日，由美国宇航局（NASA）和欧洲空间局（ESA）合作的哈勃太空望远镜拍摄的旋涡星系NGC 6984的图像中，有一颗已经爆发的超新星SN 2012im。

8. 哈勃太空望远镜；哈勃空间望远镜；哈勃天文望远镜

　　哈勃空间望远镜科技名词定义
　　中文名称：哈勃空间望远镜 英文名称：Hubble space telescope;HST 定义：1990年4月24日发射的，设置在地球轨道上的，通光口径2.4m的反射式天文望远镜。用于从紫外到近红外(115—1 010nm) 探测宇宙目标。配备有光谱仪及高速光度计等多种附属设备。由高增益天线通过中继卫星与地面联系。计划工作15年。为纪念E.P.Hubble而得名。 应用学科：天文学（一级学科）；天文仪器（二级学科） 本内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布
　　哈勃望远镜哈勃空间望远镜（Hubble Space Telescope，缩写为HST），是以天文学家爱德温·哈勃（Edwin Powell Hubble）为名，在轨道上环绕着地球的望远镜。它的位置在地球的大气层之上，因此获得了地基望远镜所没有的好处-影像不会受到大气湍流的扰动，视相度绝佳又没有大气散射造成的背景光，还能观测会被臭氧层吸收的紫外线。于1990年发射之后，已经成为天文史上最重要的仪器。它已经填补了地面观测的缺口，帮助天文学家解决了许多根本上的问题，对天文物理有更多的认识。哈勃的哈勃超深空视场是天文学家曾获得的最深入（最敏锐的）的光学影像。
　　大气层中的大气湍流与散射，以及会吸收紫外线的臭氧层，这些因素都限定了地面上望远镜做进一步的观测。太空望远镜的出现使天文学家成功地摆脱地面条件的限制，并获得更加清晰与更广泛波段的观测图像。 　　空间望远镜的概念最早出现上个世纪40年代，但一直到上个世纪90年代，哈勃空间望远镜才正式发射升空，并观测迄今。 　　哈勃空间望远镜属于美国航空航天局(NASA)与欧洲航天局(ESA)哈勃望远镜的太空图
　　的合作项目，其主要目标是建立一个能长期在太空中进行观测的轨道天文台。它的名字来源于美国著名天文学家埃德温·哈勃。 　　1990年4月25日，由美国航天飞机送上太空轨道的 “哈勃”望远镜长13.3米，直径4.3米，重11.6吨，造价近30亿美元。它以2.8万公里的时速沿太空轨道运行，清晰度是地面天文望远镜的10倍以上。同时，由于没有大气湍流的干扰，它所获得的图像和光谱具有极高的稳定性和可重复性。 　　哈勃望远镜帮助科学家对宇宙的研究有了更深的了解。然而，由于美国航空航天局将哈勃SM4确定为最后一次维修任务，因此，哈勃的退役在即，而它新的继任者詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）将发射升空，并逐步接替哈勃太空望远镜的工作。
　　编辑本段发展历史
　　规划设计和准备工作
　　空间望远镜之父莱曼·斯必泽。 　　哈勃空间望远镜的历史可以追溯至1946年天文学家莱曼·斯必泽（Lyman Spitzer, Jr.）所提出的论文：《在地球之外的天文观测优势》。在文中，他指出在太空中的天文台有两项优于地面天文台的性能。首先，角分辨率（物体能被清楚分辨的最小分离角度）的极限将只受限于衍射，而不是由造成星光闪烁、动荡不安的大气所造成的视象度。在当时，以地面为基地的望远镜解析力只有0.5-1.0弧秒，相较下，只要口径2.5米的望远镜就能达到理论上衍射的极限值0.1弧秒。其次，在太空中的望远镜可以观测被大气层吸收殆尽的红外线和紫外线。 　　斯必泽以空间望远镜为事业，致力于空间望远镜的推展。在1962年，美国国家科学院在一份报告中推荐空间望远镜做为发展太空计划的一部分，在1965年，斯必泽被任命为一个科学委员会的主任委员，该委员会的目的就是建造一架空间望远镜。 　　在第二次世界大战时，科学家利用发展火箭技术的同时，曾经小规模的尝试过以太空为基地的天文学。在1946年，首度观察到了太阳的紫外线光谱。英国在1962年发射了太阳望远镜放置在轨道上，做为亚利安太空计划的一部分。1966年NASA进行了第一个轨道天文台（OAO）任务，但第一个OAO的电池在三天后就失效，中止了这项任务了。第二个OAO在1968至1972年对恒星和星系进行了紫外线的观测，比原先的计划多工作了一年的时间。 　　轨道天文台任务展示了以太空为基地的天文台在天文学上扮演的重要角色，因此在1968年NASA确定了在太空中建造直径3米反射望远镜的计划，当时暂时的名称是大型轨道望远镜或大型空间望远镜（LST），预计在1979年发射。这个计划强调须要有人进入太空进行维护，才能确保这个所费不贷的计划能够延续够长的工作时间；并且同步发展可以重复使用的航天飞机技术，才能使前项计划成为可行的计划。
　　资金需求
　　轨道天文台计划的成功，鼓舞了越来越强的公众舆论支持，大型空间望远镜应该是天文学领域内重要的目标。在1970年NASA设立了两个委员会，一个规划空间望远镜的工程，另一个研究空间望远镜任务的科学目标。在这之后，NASA下一个需要排除的障碍就是资金的问题，因为这比任何一个地面上的天文台所耗费的资金都要庞大许多倍。美国的国会对空间望远镜的预算需求提出了许多的质疑，为了与裁军所需要的预算对抗，当时就详细的列出了望远镜的硬件需求以及后续发展所需要的仪器。在1974年，在裁减政府开支的鼓动下，杰拉尔德·福特剔除了所有进行空间望远镜的预算。 　　在康涅狄格州丹柏立的Perkin-Elmer公司抛光中的哈勃主镜 　　为回应此，天文学家协调了全国性的游说努力。许多天文学家亲自前往拜会众议员和参议员，并且进行了大规模的信件和文字宣传。国家科学院出版的报告也强调空间望远镜的重要性，最后参议院决议恢复原先被国会删除的一半预算。 　　资金的缩减导致目标项目的减少，镜片的口径也由3米缩为2.4米，以降低成本和更有效与紧密的配置望远镜的硬件。原先计划做为先期测试，放置在卫星上的1.5米空间望远镜也被取消了，对预算表示关切的欧洲航天局也成为共同合作的伙伴。欧洲航天局同意提供经费和一些望远镜上需要的仪器，像是做为动力来源的太阳能电池，回馈的是欧洲的天文学家可以使用不少于15%的望远镜观测时间。在1978年，美国国会拨付了36,000,000C元美金，让大型空间望远镜开始设计，并计划在1983年发射升空。在1980年初，望远镜被命为哈勃，以纪念在20世纪初期发现宇宙膨胀的天文学家艾德温·哈勃。
　　设计与制造
　　空间望远镜的计划一经批准，计划就被分割成许多子计划分送各机关执行。马歇尔太空飞行中心（MSFC）负责设计、发展和建造望远镜，金石太空飞行中心（GSFC）负责科学仪器的整体控制和地面的任务控制中心。马歇尔太空飞行中心委托珀金埃尔默设计和制造空间望远镜的光学组件，还有精密定位传感器（FGS），洛克希德被委托建造安装望远镜的太空船。
　　光学望远镜的组合安装（OTA）
　　望远镜的镜子和光学系统是最关键的部分，因此在设计上有很严格的规范。一般的望远镜，镜子在抛光之后的准确性大约是可见光波长的十分之一，但是因为空间望远镜观测的范围是从紫外线到近红外线，所以需要比以前的望远镜更高十倍的解析力，它的镜子在抛光后的准确性达到可见光波长的二分之一，也就是大约30纳米。 　　珀金埃尔默刻意使用极端复杂的电脑控制抛光机研磨镜子，但却在最尖端的技术上出了问题；柯达被委托使用传统的抛光技术制做一个备用的镜子（柯达的这面镜子现在永久保存在史密松宁学会）)。1979年，珀金埃尔默开始磨制镜片，使用的是超低膨胀玻璃，为了将镜子的重量降至最低，采用蜂窝格子，只有表面和底面各一吋是厚实的玻璃。 　　镜子的抛光从1979年开始持续到1981年5月，抛光的进度已经落后并且超过了预算，这时NASA的报告才开始对珀金埃尔默的管理结构质疑。为了节约经费，NASA停止支援镜片的制作，并且将发射日期延后至1984年10月。镜片在1981年底全部完成，并且镀上了75nm厚的铝增强反射，和25 nm厚的镁氟保护层。 　　因为在光学望远镜组合上的预算持续膨胀，进度也落后的情况下，对珀金埃尔默能否胜任后续工作的质疑继续存在。为了回应被描述成“未定案和善变的日报表”，NASA将发射的日期再延至1985年的4月。但是，珀金埃尔默的进度持续的每季增加一个月的速率恶化中，时间上的延迟也达到每个工作天都在持续落后中。NASA被迫延后发射日期，先延至1986年3月，然后又延至1986年9月。这时整个计划的总花费已经高达美金11亿7500万。
　　太空平台系统
　　安置望远镜和仪器的太空船是主要工程上的另一个挑战。它必须能胜任与抵挡在阳光与地球的阴影之间频繁进出所造成的温度变化，还要极端的稳定并能长间的将望远镜精确的对准目标。以多层绝缘材料制成的遮蔽物能使望远镜内部的温度保持稳定，并且以轻质的铝壳包围住望远镜和仪器的支架。在外壳之内，石墨环氧的框架将校准好的工作仪器牢固的固定住。 　　有一段时间用于安置仪器和望远镜的太空船在建造上比光学望远镜的组合来得顺利，但洛克希德仍然经历了预算不足和进度的落后，在1985年的夏天之前，太空船的进度落后了个月，而预算超出了30%。马歇尔太空飞行中心的报告认为洛克希德在太空船的建造上没有采取主动，而且过度依赖NASA的指导。
　　1980年，建造中的哈勃望远镜。在1983年，空间望远镜科学协会（STScI）在经历NASA与科学界之间的权力争夺后成立。空间望远镜科学协会隶属于美国大学天文研究联盟 （AURA），这是由32个美国大学和7个国际会员组成的单位，总部坐落在马里兰州巴尔地摩的约翰·霍普金斯大学校园内。空间望远镜科学协会负责空间望远镜的操作和将数据交付给天文学家。美国国家航空航天局(NASA)想将之做为内部的组织，但是科学家依据科学界的做法将之规划创立成研究单位，由NASA位在马里兰州绿堤，空间望远镜科学协会南方48公里，的哥达德太空飞行中心和承包厂商提供工程上的支援。哈勃望远镜每天24小时不间断的运作，由四个工作团队轮流负责操作。 　　空间望远镜欧洲协调机构于1984年设立在德国邻近慕尼黑的Garching bei München，为欧洲的天文学家提供相似的支援。
　　仪器
　　携带哈伯空间望远镜进入轨道的航天飞机升空。在发射时，哈勃空间望远镜携带的仪器如下：广域和行星照相机（WF/PC）戈达德高解析摄谱仪（GHRS）高速光度计（HSP）) 暗天体照相机（FOC） 　　暗天体摄谱仪（FOS） 　　WF/PC原先计划是光学观测使用的高分辨率照相机。由NASA的喷射推进实验室制造，附有一套由48片光学滤镜组成，可以筛选特殊的波段进行天体物理学的观察。整套仪器使用8片CCD，做出了两架照相机，每一架使用4片CCD。"广域照相机"（WFC）因为视野较广，在解像力上有所损失，而"行星照相机"（PC）以比WFC长的焦距成像，所以有较高的放大率。 　　GHRS是被设计在紫外线波段使用的摄谱仪，由哥达德太空中心制造，可以达到90,000的光谱分辨率，同时也为FOC和FOS选择适宜观测的目标。FOC和FOS都是哈勃空间望远镜上分辨率最高的仪器。这三个仪器都舍弃了CCD，使用数位光子计数器做为检测装置。FOC是由欧洲航天局制造， FOS 则由Martin Marietta公司制造。 　　最后一件仪器是由威斯康辛麦迪逊大学设计制造的HSP，它用于在可见光和紫外光的波段上观测变星，和其他被筛选出的天体在亮度上的变化。它的光度计每秒钟可以侦测100,000次，精确度至少可以达到2%。 　　哈勃空间望远镜的导引系统也可以做为科学仪器，它的三个精细导星传感器（FGS）在观测期间主要用于保持望远镜指向的准确性， 但也能用于进行非常准确的天体测量，测量的精确度达到 0.0003弧秒。用于光学观测的高分辨率照相机。由NASA的喷射推进实验室制造，附有48片光学滤镜，可以通过筛选特殊的波段进行天体物理学的观察。 　　广域照相机（WFC）视野较广，因此在解像能力上有所不足，但可对光度微弱的天体进行全景观测。而行星照相机每个画素的解析力为0.043弧秒，可以与广域照相机互补，用于高分辨率的观测。 　　在1993年12月STS-61的维修任务中，广域和行星照相机被新的第二代替换，为了避免混淆，通常WFPC就是第一代的广域和行星照相机，新机称为WFPC-2。 　　WFPC-2本身也将在第四次维修任务中被在1997年开始研发的WFC-3替换。
　　戈达德高解析摄谱仪
　　戈达德高解析摄谱仪是被用于紫外线波段的摄谱仪，由戈达德太空中心制造，可以达到90,000的光谱分辨率。它舍弃了CCD,使用数位光子计数器作为检测装置。在1997年2月的哈柏维护任务中被太空望远镜影像摄谱仪（STIS）取代。
　　高速光度计
　　高速光度计能够快速的测量天体的光度变化和偏极性。它可以每10微秒在紫外线、可见光和近红外线的波段上测量一次光度，因此用于在可见光和紫外线波段上观测变星，精确度至少可以达到2%。 高速光度计因为主镜的光学问题，自升空以来一直未能成功使用。1993年12月，在第一次的哈勃维护任务中，它被用于矫正其他仪器的光学问题的太空望远镜光轴补偿校正光学（COSTAR）替换掉。
　　暗天体照相机
　　暗天体照相机的观测波段在115至650纳米，它在2002年被先进巡天照相机（ACS）取代。
　　暗天体摄谱仪
　　暗天体摄谱仪是观测波长在1150至8500埃的摄谱仪。在1997年第二次哈勃维护任务中被太空望远镜影像摄谱仪（STIS）取代。