تلسكوب هابل الفضائي

في عام 1923، نشر هيرمان أوبرث ، الذي يُعتبر أحد آباء علم الصواريخ الحديث إلى جانب روبرت إتش. جودارد وكونستانتين تسيولكوفسكي ، كتاب "Die Rakete zu den Planetenräumen " ("الصاروخ إلى الفضاء الكوكبي")، والذي ذكر فيه كيف يمكن دفع تلسكوب إلى مدار الأرض بواسطة صاروخ. ^{[ 13 ]}

يعود تاريخ تلسكوب هابل الفضائي إلى عام 1946، إلى ورقة بحثية لعالم الفلك ليمان سبيتزر بعنوان "المزايا الفلكية لمرصد خارج الأرض". ^{[ 14 ]} ناقش فيها الميزتين الرئيسيتين اللتين يتمتع بهما المرصد الفضائي مقارنةً بالتلسكوبات الأرضية. أولًا، ستكون الدقة الزاوية (أصغر مسافة يمكن عندها تمييز الأجسام بوضوح) محدودةً فقط بالحيود ، وليس باضطراب الغلاف الجوي الذي يتسبب في وميض النجوم، المعروف لدى علماء الفلك باسم " الرؤية" . في ذلك الوقت، كانت دقة التلسكوبات الأرضية محدودةً بـ 0.5 إلى 1.0 ثانية قوسية ، مقارنةً بدقة نظرية محدودة بالحيود تبلغ حوالي 0.05 ثانية قوسية لتلسكوب بصري بمرآة قطرها 2.5 متر (8 أقدام وبوصتان ) . ثانيًا، يمكن لتلسكوب فضائي أن يرصد الأشعة تحت الحمراء والأشعة فوق البنفسجية، والتي يمتصها الغلاف الجوي للأرض بشدة . ^{[ 14 ]}   

كرّس سبيتزر جزءًا كبيرًا من حياته المهنية للدفع نحو تطوير تلسكوب فضائي. ^{[ 15 ]} في عام 1962، أوصى تقرير صادر عن الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة بتطوير تلسكوب فضائي كجزء من برنامج الفضاء ، وفي عام 1965، عُيّن سبيتزر رئيسًا للجنة كُلّفت بتحديد الأهداف العلمية لتلسكوب فضائي كبير. ^{[ 16 ]}

كان لعمل نانسي غريس رومان ، "أم هابل"، دورٌ حاسمٌ أيضاً. ^{[ 17 ]} فقبل أن يصبح مشروعاً رسمياً لوكالة ناسا ، ألقت محاضراتٍ عامةً تُبرز القيمة العلمية للتلسكوب. وبعد الموافقة عليه، أصبحت العالمة المسؤولة عن البرنامج، وشكّلت اللجنة التوجيهية التي تولّت مسؤولية تلبية احتياجات علماء الفلك ^{[ 18 ]} ، وكتبت شهاداتٍ إلى الكونغرس طوال سبعينيات القرن الماضي للدفاع عن استمرار تمويل التلسكوب. ^{[ 19 ]} وساهم عملها كعالمةٍ للمشروع في وضع معايير تشغيل ناسا للمشاريع العلمية الكبيرة. ^{[ 20 ]}

بدأ علم الفلك الفضائي على نطاق ضيق للغاية بعد الحرب العالمية الثانية ، حيث استغل العلماء التطورات التي طرأت على تكنولوجيا الصواريخ . تم الحصول على أول طيف فوق بنفسجي للشمس عام 1946، ^{[ 21 ]} وأطلقت وكالة ناسا مرصد الشمس المداري (OSO) عام 1962 للحصول على أطياف الأشعة فوق البنفسجية والأشعة السينية وأشعة غاما. ^{[ 22 ]} وفي عام 1962، أطلقت المملكة المتحدة تلسكوبًا شمسيًا مداريًا ضمن برنامج أرييل ، وفي عام 1966 أطلقت ناسا أول مهمة لمرصد فلكي مداري (OAO). تعطلت بطارية OAO-1 بعد ثلاثة أيام، مما أدى إلى إنهاء المهمة. تبع ذلك مرصد الفلك المداري 2 (OAO-2)، الذي أجرى عمليات رصد فوق بنفسجية للنجوم والمجرات منذ إطلاقه عام 1968 وحتى عام 1972، أي لفترة أطول بكثير من عمره الافتراضي المخطط له أصلاً والذي كان عامًا واحدًا . ^{[ 23 ]}

أظهرت مهمتا OSO وOAO الدور المهم الذي يمكن أن تلعبه عمليات الرصد الفضائية في علم الفلك. في عام 1968، وضعت وكالة ناسا خططًا محكمة لتلسكوب عاكس فضائي بمرآة قطرها 3 أمتار (9.8 قدم) ، عُرف مؤقتًا باسم التلسكوب المداري الكبير أو التلسكوب الفضائي الكبير (LST)، وكان من المقرر إطلاقه في عام 1979. أكدت هذه الخطط على ضرورة وجود مهمات صيانة مأهولة للتلسكوب لضمان عمر تشغيلي طويل لهذا البرنامج المكلف، كما أشار التطوير المتزامن لخطط مكوك الفضاء القابل لإعادة الاستخدام إلى أن التكنولوجيا اللازمة لذلك ستصبح متاحة قريبًا. ^{[ 24 ]}  

شجع النجاح المتواصل لبرنامج OAO على تزايد الإجماع القوي داخل المجتمع الفلكي على أن يكون تلسكوب LST هدفًا رئيسيًا. في عام 1970، شكلت وكالة ناسا لجنتين، إحداهما لتخطيط الجانب الهندسي لمشروع التلسكوب الفضائي، والأخرى لتحديد الأهداف العلمية للمهمة. بعد تحديد هذه الأهداف، تمثلت العقبة التالية أمام ناسا في الحصول على تمويل للجهاز، والذي سيكون أكثر تكلفة بكثير من أي تلسكوب أرضي. شكك الكونجرس الأمريكي في العديد من جوانب الميزانية المقترحة للتلسكوب، وفرض تخفيضات في ميزانية مراحل التخطيط، والتي كانت آنذاك عبارة عن دراسات تفصيلية للغاية للأجهزة والمعدات المحتملة للتلسكوب. في عام 1974، أدت تخفيضات الإنفاق العام إلى إلغاء الكونجرس لجميع تمويلات مشروع التلسكوب. ^{[ 25 ]}

في عام 1977، اقترح مدير وكالة ناسا آنذاك، جيمس سي. فليتشر ، تخصيص مبلغ رمزي قدره 5  ملايين دولار لتلسكوب هابل ضمن ميزانية ناسا. لكن نائب مدير ناسا لعلوم الفضاء آنذاك، نويل هينرز ، قام بدلاً من ذلك بإلغاء التمويل المخصص لهابل بالكامل، مُراهنًا على أن ذلك سيحفز المجتمع العلمي على المطالبة بتمويل كامل. وكما يتذكر هينرز: ^{[ 26 ]}

كان واضحًا في ذلك العام أننا لن نتمكن من البدء بشكل كامل. كانت هناك بعض المعارضة في الكابيتول هيل لبدء مشروع هابل من جديد. وكان الدافع الرئيسي، كما أتذكر، هو وضع الميزانية. اقترح جيم فليتشر أن نخصص خمسة ملايين كتمويل مؤقت. لم تعجبني هذه الفكرة. كانت، بلغة اليوم، مجرد "ترضية" لمجتمع الفلك. "هناك مبلغ ما، لذا كل شيء على ما يرام".

ظننتُ في قرارة نفسي أن أفضل طريقة لتحفيز هذا المجتمع هي إلغاء كل شيء. حينها سيقولون: "يا إلهي، نحن في ورطة كبيرة!"، وهذا سيحفزهم. لذا اقترحتُ عدم إضافة أي شيء. لا أتذكر أي مناقشات تفصيلية، ولا حتى إن كانت هناك مناقشات أصلاً، لكن جيم وافق على ذلك، فألغينا كل شيء. من وجهة نظري، كان لهذا القرار الأثر المرجو، وهو تحفيز مجتمع الفلك على تجديد جهودهم في مجال الضغط السياسي. مع أنني أحب أن أعتقد، بعد فوات الأوان، أنها كانت خطوة سياسية بارعة، إلا أنني لست متأكدًا من أنني فكرتُ فيها جيدًا. لقد كان قرارًا عفويًا.

[...] خمسة ملايين ستجعلهم يعتقدون أن كل شيء على ما يرام، لكنه ليس كذلك. لذا دعونا نوصل لهم رسالة. فكرتي هي تحفيزهم على التحرك. تصفير المبلغ سيوصل تلك الرسالة بالتأكيد. أعتقد أن الأمر كان بهذه البساطة. لم أتحدث مع أي شخص آخر قبل القيام بذلك، فقط قلت: "هيا بنا نفعل ذلك". وها هي النتيجة، نجحت. لا أعرف إن كنت سأفعل ذلك مرة أخرى.

نجحت الحيلة السياسية. فبعد إلغاء تمويل تلسكوب هابل من ميزانية وكالة ناسا، نُظمت حملة ضغط على مستوى البلاد بين علماء الفلك. والتقى العديد منهم بأعضاء الكونغرس والشيوخ شخصيًا ، كما نُظمت حملات واسعة النطاق لكتابة الرسائل. ونشرت الأكاديمية الوطنية للعلوم تقريرًا يؤكد على الحاجة إلى تلسكوب فضائي، وفي نهاية المطاف، وافق مجلس الشيوخ على تخفيض الميزانية إلى النصف مقارنةً بما أقره الكونغرس في الأصل. ^{[ 27 ]}

أدت مشاكل التمويل إلى تقليص حجم المشروع، حيث تم تخفيض قطر المرآة المقترح من 3 أمتار إلى 2.4 متر، وذلك لخفض التكاليف ^{[ 28 ]} وللسماح بتصميم أكثر إحكامًا وفعالية لأجهزة التلسكوب. كما تم التخلي عن تلسكوب فضائي تجريبي بقطر 1.5 متر (4 أقدام و11 بوصة) لاختبار الأنظمة المستخدمة على القمر الصناعي الرئيسي، بالإضافة إلى مخاوف تتعلق بالميزانية دفعت إلى التعاون مع وكالة الفضاء الأوروبية (ESA). وافقت الوكالة على توفير التمويل وتوريد أحد أجهزة الجيل الأول للتلسكوب، بالإضافة إلى الخلايا الشمسية التي ستزوده بالطاقة، وفريق عمل للعمل على التلسكوب في الولايات المتحدة، مقابل ضمان حصول علماء الفلك الأوروبيين على 15% على الأقل من وقت الرصد على التلسكوب. ^{[ 29 ]} وافق الكونغرس في نهاية المطاف على تمويل قدره 36 مليون دولار لعام 1978، وبدأ تصميم تلسكوب LST بجدية، بهدف إطلاقه في عام 1983. ^{[ 27 ]} في عام 1983، سُمي التلسكوب على اسم إدوين هابل ، ^{[ 30 ]} الذي أكد أحد أعظم الاكتشافات العلمية في القرن العشرين، والذي حققه جورج لومتر ، وهو أن الكون يتوسع . ^{[ 31 ]}    

بعد الموافقة على مشروع تلسكوب الفضاء، وُزِّع العمل على البرنامج بين العديد من المؤسسات. أُسندت مسؤولية تصميم وتطوير وبناء التلسكوب إلى مركز مارشال لرحلات الفضاء (MSFC)، بينما مُنح مركز غودارد لرحلات الفضاء السيطرة الكاملة على الأجهزة العلمية ومركز التحكم الأرضي للمهمة. ^{[ 32 ]} كلف مركز مارشال شركة بيركن-إلمر المتخصصة في البصريات بتصميم وبناء مجموعة التلسكوب البصرية (OTA) وأجهزة الاستشعار الدقيقة للتوجيه. كما كُلِّفت شركة لوكهيد مارتن ببناء ودمج المركبة الفضائية التي سيُوضع فيها التلسكوب. ^{[ 33 ]}

بصريًا، يُعد تلسكوب هابل الفضائي عاكسًا من نوع كاسغرين بتصميم ريتشي-كريتيان ، كما هو الحال في معظم التلسكوبات الاحترافية الكبيرة. يُعرف هذا التصميم، بمرآتين زائديتين، بأدائه التصويري الممتاز على مجال رؤية واسع، إلا أن عيبه يكمن في صعوبة تصنيع واختبار أشكال المرايا. تُحدد المرايا والأنظمة البصرية للتلسكوب الأداء النهائي، وقد صُممت وفقًا لمواصفات دقيقة للغاية. عادةً ما تُصقل مرايا التلسكوبات البصرية بدقة تصل إلى عُشر طول موجة الضوء المرئي ، ولكن كان من المُقرر استخدام تلسكوب هابل الفضائي للرصد من الضوء المرئي إلى الأشعة فوق البنفسجية (الأطوال الموجية الأقصر)، وقد صُمم ليكون محدودًا بالحيود للاستفادة القصوى من بيئة الفضاء. لذلك، كان من الضروري صقل مرآته بدقة تصل إلى 10 نانومترات، أو ما يُعادل 1/65 من طول موجة الضوء الأحمر. ^{[ 34 ]} في نطاق الأطوال الموجية الطويلة، لم يُصمم جهاز التلسكوب البصري (OTA) مع مراعاة الأداء الأمثل للأشعة تحت الحمراء، فعلى سبيل المثال، تُحفظ المرايا عند درجات حرارة ثابتة (ودافئة، حوالي 15 درجة مئوية) بواسطة سخانات. وهذا يحد من أداء هابل كتلسكوب للأشعة تحت الحمراء. ^{[ 35 ]}

كانت شركة بيركن-إلمر (PE) تعتزم استخدام آلات تلميع متطورة للغاية ومصممة خصيصًا، تعمل بنظام تحكم حاسوبي، لصقل المرآة بالشكل المطلوب. ^{[ 33 ]} ومع ذلك، تحسبًا لأي صعوبات قد تواجه تقنيتها المتطورة، طلبت ناسا من بيركن-إلمر التعاقد من الباطن مع كوداك لتصنيع مرآة احتياطية باستخدام تقنيات تلميع المرايا التقليدية. ^{[ 36 ]} (كما تقدم فريق كوداك وإيتك بعرض لتنفيذ أعمال تلميع المرآة الأصلية. ونص عرضهما على أن تقوم الشركتان بمراجعة عمل بعضهما البعض، الأمر الذي كان من شأنه أن يكشف على الأرجح خطأ التلميع الذي تسبب لاحقًا في مشاكل .) ^{[ 37 ]} تُعرض مرآة كوداك الآن بشكل دائم في المتحف الوطني للطيران والفضاء . ^{[ 38 ] [ 39 ]} وتُستخدم مرآة من صنع إيتك، صُنعت ضمن هذا المشروع، في تلسكوب بقطر 2.4 متر في مرصد ماجدالينا ريدج . ^{[ 40 ]}

بدأ بناء مرآة بيركن-إلمر عام 1979، باستخدام قطعة خام صنعتها شركة كورنينج من زجاجها ذي التمدد المنخفض للغاية. وللحفاظ على وزن المرآة عند الحد الأدنى، تألفت من لوحين علوي وسفلي، بسماكة 25 مم (0.98 بوصة) لكل منهما، يفصل بينهما شبكة على شكل قرص العسل . وحاكت بيركن-إلمر انعدام الجاذبية بدعم المرآة من الخلف بـ 130 قضيبًا تُسلط قوى متفاوتة. ^{[ 41 ]} وقد ضمن ذلك أن يكون الشكل النهائي للمرآة صحيحًا ومطابقًا للمواصفات عند نشرها. واستمر صقل المرآة حتى مايو 1981. وفي ذلك الوقت، شككت تقارير ناسا في الهيكل الإداري لشركة بيركن-إلمر، وبدأ الصقل يتأخر عن الجدول الزمني ويتجاوز الميزانية. ولتوفير المال، أوقفت ناسا العمل على المرآة الاحتياطية ونقلت موعد إطلاق التلسكوب إلى أكتوبر 1984. ^{[ 42 ]} واكتملت المرآة بنهاية عام 1981. تم غسلها باستخدام 9100 لتر (2000 جالون إمبراطوري ؛ 2400 جالون أمريكي ) من الماء الساخن منزوع الأيونات ، ثم طُليت بطبقة عاكسة من الألومنيوم بسمك 65 نانومتر وطبقة واقية من ^فلوريد المغنيسيوم بسمك 25 نانومتر . [ ^{35 ] [ 43 ]}       

استمرت الشكوك تحوم حول كفاءة شركة بيركن-إلمر في مشروع بهذه الأهمية، مع استمرار تضخم ميزانيتها وجدولها الزمني لإنتاج باقي أجزاء التلسكوب البصري. واستجابةً لجدول زمني وُصف بأنه "غير مستقر ويتغير يوميًا"، أجلت ناسا موعد إطلاق التلسكوب إلى أبريل 1985. واستمرت جداول بيركن-إلمر في التأخير بمعدل شهر تقريبًا كل ثلاثة أشهر، ووصلت التأخيرات أحيانًا إلى يوم كامل مقابل كل يوم عمل. واضطرت ناسا إلى تأجيل موعد الإطلاق إلى مارس، ثم إلى سبتمبر 1986. وبحلول ذلك الوقت، ارتفعت ميزانية المشروع الإجمالية إلى 1.175  مليار دولار. ^{[ 44 ]}

شكّلت المركبة الفضائية التي ستضم التلسكوب وأجهزته تحديًا هندسيًا كبيرًا آخر. كان عليها أن تتحمل المرور المتكرر من ضوء الشمس المباشر إلى ظلام الأرض ، مما يُسبب تغيرات كبيرة في درجة الحرارة، مع الحفاظ على ثباتها الكافي لتوجيه التلسكوب بدقة متناهية. يحافظ غطاء عازل متعدد الطبقات على استقرار درجة الحرارة داخل التلسكوب، ويحيط بغلاف خفيف من الألومنيوم يضم التلسكوب وأجهزته. داخل هذا الغلاف، يحافظ إطار من الجرافيت والإيبوكسي على محاذاة الأجزاء العاملة للتلسكوب بإحكام. ^{[ 45 ]} نظرًا لأن مركبات الجرافيت ماصة للرطوبة ، كان هناك خطر من أن بخار الماء الذي امتصه الهيكل أثناء وجوده في غرفة لوكهيد النظيفة سيتبخر لاحقًا في فراغ الفضاء، مما قد يؤدي إلى تغطية أجهزة التلسكوب بالجليد. وللحد من هذا الخطر، تم ضخ غاز النيتروجين قبل إطلاق التلسكوب إلى الفضاء. ^{[ 46 ]}

إلى جانب أنظمة الطاقة الكهربائية، يتحكم نظام التوجيه في اتجاه تلسكوب هابل الفضائي باستخدام خمسة أنواع من أجهزة الاستشعار (أجهزة استشعار مغناطيسية، وأجهزة استشعار بصرية، وستة جيروسكوبات) ونوعين من المحركات ( عجلات رد الفعل ومحركات عزم الدوران المغناطيسية ). ^{[ 47 ]}

بينما سارت عملية بناء المركبة الفضائية التي ستضم التلسكوب والأجهزة بسلاسة نسبية مقارنةً ببناء تلسكوب OTA، واجهت شركة لوكهيد بعض التأخير في الميزانية والجدول الزمني، وبحلول صيف عام 1985، تجاوزت تكلفة بناء المركبة الفضائية الميزانية بنسبة 30% وتأخرت عن الجدول الزمني بثلاثة أشهر. وذكر تقرير صادر عن مركز مارشال لرحلات الفضاء أن شركة لوكهيد كانت تميل إلى الاعتماد على توجيهات وكالة ناسا بدلاً من أخذ زمام المبادرة في عملية البناء. ^{[ 48 ]}

كان الحاسوبان الأساسيان الأوليان على متن تلسكوب هابل الفضائي هما نظام DF-224 بتردد 1.25 ميجاهرتز ، من إنتاج شركة روكويل أوتونيتكس، والذي احتوى على ثلاث وحدات معالجة مركزية احتياطية، ونظامان احتياطيان من طراز NSSC-1 (حاسوب المركبة الفضائية القياسي التابع لناسا، النموذج 1)، من تطوير شركتي وستنجهاوس ومركز غودارد لرحلات الفضاء باستخدام منطق ثنائي الترانزستور (DTL). أُضيف معالج مساعد لنظام DF-224 خلال مهمة الصيانة الأولى عام 1993، وكان يتألف من سلسلتين احتياطيتين من معالج 80386 قائم على معالجات إنتل مع معالج مساعد رياضي 80387. ^{[ 49 ]} استُبدل نظام DF-224 ومعالجه المساعد 386 بنظام معالج 80486 قائم على معالجات إنتل بتردد 25 ميجاهرتز خلال مهمة الصيانة الثالثة (3A) عام 1999. ^{[ 50 ]} يتميز الحاسوب الجديد بسرعة أكبر بعشرين ضعفًا، وذاكرة أكبر بستة أضعاف، من نظام DF-224 الذي حل محله. يزيد ذلك من الإنتاجية عن طريق نقل بعض مهام الحوسبة من الأرض إلى المركبة الفضائية، ويوفر المال من خلال السماح باستخدام لغات البرمجة الحديثة. ^{[ 51 ]} 

بالإضافة إلى ذلك، احتوت بعض الأجهزة والمكونات العلمية على أنظمة تحكم مدمجة تعتمد على معالجات دقيقة. يستخدم مكونا جهاز الإرسال والاستقبال متعدد الوصول (MAT-1 وMAT-2) معالجات دقيقة من طراز Hughes Aircraft CDP1802CD. ^{[ 52 ]} كما استخدمت كاميرا المجال الواسع والكواكب (WFPC) معالجًا دقيقًا من طراز RCA 1802 (أو ربما الإصدار الأقدم 1801). ^{[ 53 ]} تم استبدال كاميرا WFPC-1 بكاميرا WFPC-2 خلال مهمة الصيانة الأولى عام 1993، والتي تم استبدالها بدورها بكاميرا المجال الواسع 3 (WFC3) خلال مهمة الصيانة الرابعة عام 2009. وقد عزز هذا التحديث قدرة تلسكوب هابل على الرؤية بشكل أعمق في الكون وتوفير صور في ثلاثة نطاقات واسعة من الطيف. ^{[ 54 ] [ 55 ]}

عند إطلاقه، حمل تلسكوب هابل الفضائي خمسة أجهزة علمية: كاميرا المجال الواسع والكواكب (WF/PC)، ومطياف غودارد عالي الدقة (GHRS)، ومقياس الضوء عالي السرعة (HSP)، وكاميرا الأجسام الخافتة (FOC)، ومطياف الأجسام الخافتة (FOS). استُخدمت كاميرا المجال الواسع والكواكب (WF/PC) في حجرة أجهزة شعاعية، بينما وُضعت الأجهزة الأربعة الأخرى في حجرات أجهزة محورية. ^{[ 56 ]}

كان جهاز WF/PC جهاز تصوير عالي الدقة مصممًا في الأساس للرصد البصري. وقد صُمم بواسطة مختبر الدفع النفاث التابع لناسا ، واحتوى على مجموعة من 48 مرشحًا لعزل الخطوط الطيفية ذات الأهمية الفلكية الخاصة. احتوى الجهاز على ثماني رقاقات CCD موزعة على كاميرتين، تستخدم كل منهما أربع رقاقات CCD. تبلغ دقة كل رقاقة CCD 0.64 ميجابكسل. ^{[ 57 ]} غطت كاميرا المجال الواسع (WFC) مجالًا زاويًا واسعًا على حساب الدقة، بينما التقطت كاميرا الكواكب (PC) صورًا ببعد بؤري فعال أطول من رقاقات WF، مما منحها تكبيرًا أكبر. ^{[ 56 ]}

كان مطياف غودارد عالي الدقة (GHRS) مطيافًا مصممًا للعمل في نطاق الأشعة فوق البنفسجية. وقد بُني بواسطة مركز غودارد لرحلات الفضاء، وكان قادرًا على تحقيق دقة طيفية تصل إلى 90,000. ^{[ 58 ]} كما تم تحسين كل من FOC وFOS لرصد الأشعة فوق البنفسجية، حيث تميزا بأعلى دقة مكانية بين جميع الأجهزة الموجودة على تلسكوب هابل. وبدلًا من أجهزة CCD، استخدمت هذه الأجهزة الثلاثة أجهزة ديجيكون لعدّ الفوتونات ككواشف لها. وقد قامت وكالة الفضاء الأوروبية (ESA) ببناء FOC، بينما قامت جامعة كاليفورنيا في سان دييغو وشركة مارتن ماريتا ببناء FOS. ^{[ 56 ]}

كان الجهاز الأخير هو جهاز HSP، الذي صُمم وبُني في جامعة ويسكونسن-ماديسون . وقد تم تحسينه لرصد النجوم المتغيرة وغيرها من الأجرام الفلكية المتفاوتة في السطوع في نطاق الضوء المرئي والأشعة فوق البنفسجية. وكان بإمكانه إجراء ما يصل إلى 100,000 قياس في الثانية بدقة ضوئية تبلغ حوالي 2% أو أفضل. ^{[ 59 ]}

يمكن استخدام نظام التوجيه الخاص بتلسكوب هابل الفضائي كأداة علمية. تُستخدم مستشعرات التوجيه الدقيق الثلاثة (FGS) بشكل أساسي للحفاظ على دقة توجيه التلسكوب أثناء الرصد، ولكن يمكن استخدامها أيضًا لإجراء قياسات فلكية دقيقة للغاية ؛ حيث تم تحقيق قياسات دقيقة في حدود 0.0003 ثانية قوسية. ^{[ 60 ]}

يتولى معهد علوم تلسكوب الفضاء (STScI) مسؤولية التشغيل العلمي للتلسكوب وتوفير البيانات للفلكيين. يُشغّل المعهد من قبل رابطة الجامعات لأبحاث علم الفلك (AURA)، ويقع مقره في بالتيمور، ميريلاند، في حرم هوموود التابع لجامعة جونز هوبكنز ، وهي إحدى الجامعات الأمريكية التسع والثلاثين والجامعات الدولية السبع المنتسبة التي تُشكّل اتحاد AURA. تأسس معهد STScI عام 1981 ^{[ 61 ] [ 62 ]} بعد صراعٍ على السلطة بين وكالة ناسا والمجتمع العلمي. فقد رغبت ناسا في الإبقاء على هذه الوظيفة داخلها، بينما فضّل العلماء أن تكون مقرها في مؤسسة أكاديمية . ^{[ 63 ] [ 64 ]} وقدّم مرفق التنسيق الأوروبي لتلسكوب الفضاء (ST-ECF)، الذي أُنشئ في غارشينغ باي ميونخ بالقرب من ميونخ عام 1984، دعمًا مماثلًا للفلكيين الأوروبيين حتى عام 2011، حين نُقلت هذه الأنشطة إلى المركز الأوروبي لعلم الفلك الفضائي. ^{[ 65 ]}

إحدى المهام المعقدة التي تقع على عاتق معهد علوم تلسكوب الفضاء (STScI) هي جدولة عمليات الرصد للتلسكوب. ^{[ 66 ]} يدور تلسكوب هابل في مدار أرضي منخفض لتمكين مهام الصيانة، مما يؤدي إلى حجب الأرض لمعظم الأهداف الفلكية لأقل من نصف مدة كل مدار. لا يمكن إجراء عمليات الرصد عندما يمر التلسكوب عبر شذوذ جنوب المحيط الأطلسي بسبب ارتفاع مستويات الإشعاع ، كما توجد مناطق استبعاد كبيرة حول الشمس (تمنع رصد عطارد ) والقمر والأرض. تبلغ زاوية تجنب الشمس حوالي 50 درجة، لمنع ضوء الشمس من إضاءة أي جزء من التلسكوب البصري. يمنع تجنب الأرض والقمر الضوء الساطع من الوصول إلى مصادر الإضاءة المسطحة، ويمنع الضوء المتناثر من دخول الأجهزة. في حال إيقاف تشغيل مصادر الإضاءة المسطحة، يمكن رصد القمر والأرض. استُخدمت عمليات رصد الأرض في وقت مبكر جدًا من البرنامج لإنشاء صور مسطحة لجهاز WFPC1. توجد منطقة رؤية مستمرة (CVZ)، تقع ضمن نطاق 24 درجة تقريبًا من قطبي مدار هابل ، حيث لا تُحجب الأهداف لفترات طويلة. ^{[ 67 ] [ 68 ] [ 69 ]}

يعني مدار هابل المنخفض أن العديد من الأهداف تكون مرئية لأكثر من نصف الوقت المنقضي للمدار بقليل، لأنها محجوبة عن الأنظار بواسطة الأرض لما يقرب من نصف كل مدار.

رسم متحرك لمدار هابل من 31 أكتوبر 2018 إلى 25 ديسمبر 2018؛ الأرض غير معروضة.

بسبب ترنح المدار، يتحرك موقع منطقة التحكم في الانبعاث (CVZ) ببطء على مدى ثمانية أسابيع. ولأن حافة الأرض تقع دائمًا ضمن نطاق 30 درجة تقريبًا من مناطق منطقة التحكم في الانبعاث، فقد يرتفع سطوع ضوء الأرض المتناثر لفترات طويلة أثناء عمليات الرصد في هذه المنطقة. يدور تلسكوب هابل في مدار أرضي منخفض على ارتفاع 540 كيلومترًا تقريبًا (340 ميلًا) وبميل مداري قدره 28.5 درجة. ^{[ 5 ]} يتغير موقعه على طول مداره بمرور الوقت بطريقة يصعب التنبؤ بها بدقة. تتفاوت كثافة الغلاف الجوي العلوي تبعًا لعوامل عديدة، وهذا يعني أن موقع هابل المتوقع لمدة ستة أسابيع قد يكون خاطئًا بما يصل إلى 4000 كيلومتر (2500 ميل) . عادةً ما تُحدد جداول الرصد قبل أيام قليلة فقط، لأن فترة أطول تعني احتمال أن يكون الهدف غير قابل للرصد بحلول موعد رصده. ^{[ 70 ]} يُقدّم الدعم الهندسي لتلسكوب هابل الفضائي من قِبل وكالة ناسا وموظفي المقاولين في مركز غودارد لرحلات الفضاء في غرينبيلت، ميريلاند ، على بُعد 48 كيلومترًا (30 ميلًا) جنوب معهد علوم تلسكوب الفضاء. وتُراقَب عمليات هابل على مدار 24 ساعة يوميًا من قِبل أربعة فرق من مراقبي الرحلات الجوية الذين يُشكّلون فريق عمليات رحلات هابل. ^{[ 66 ]}     

بحلول يناير 1986، بدا موعد إطلاق تلسكوب هابل المخطط له في 18 أكتوبر كجزء من مهمة STS-61-J ممكنًا، لكن كارثة تشالنجر أدت إلى توقف برنامج الفضاء الأمريكي، وإيقاف أسطول مكوك الفضاء، وتأجيل الإطلاق لعدة سنوات. خلال فترة التأجيل، حُفظ التلسكوب في غرفة معقمة، وشُغّل، ونُظّف بالنيتروجين، إلى حين إعادة جدولة الإطلاق. هذه التكلفة الباهظة (حوالي 6  ملايين دولار شهريًا) رفعت التكاليف الإجمالية للمشروع. مع ذلك، أتاح هذا التأجيل للمهندسين وقتًا لإجراء اختبارات مكثفة، واستبدال بطارية قد تكون عرضة للعطل، وإجراء تحسينات أخرى. ^{[ 71 ]} علاوة على ذلك، لم يكن برنامج التحكم الأرضي اللازم لتشغيل هابل جاهزًا في عام 1986، ولم يكن جاهزًا إلا بالكاد بحلول موعد الإطلاق في عام 1990. ^{[ 72 ]} بعد استئناف رحلات مكوك الفضاء، نجح مكوك الفضاء ديسكفري في إطلاق هابل في 24 أبريل 1990، كجزء من مهمة STS-31. ^{[ 73 ]}

عند إطلاق تلسكوب هابل، أنفقت ناسا ما يقارب 4.7 مليار دولار أمريكي (معدلة حسب التضخم لعام 2010) على المشروع. ^{[ 74 ]} وتشير التقديرات إلى أن التكاليف التراكمية للتلسكوب بلغت حوالي 11.3  مليار دولار أمريكي (بقيمة الدولار في عام 2015)، وتشمل هذه التكاليف جميع تكاليف الصيانة اللاحقة، ولكنها لا تشمل تكاليف التشغيل الجارية، مما يجعله أغلى مهمة علمية في تاريخ ناسا. ^{[ 75 ]}

شُكّلت لجنة برئاسة ليو ألين ، مدير مختبر الدفع النفاث ، لتحديد كيفية حدوث الخطأ. وخلصت لجنة ألين إلى أن مصحح الانكسار الصفري ، وهو جهاز اختبار يُستخدم للحصول على مرآة غير كروية بالشكل الصحيح، قد تم تركيبه بشكل خاطئ. (كانت إحدى العدسات خارج موضعها بمقدار 1.3 مم (0.051 بوصة) ). ^{[ 91 ]} خلال عملية الطحن والتلميع الأولية للمرآة، قامت شركة بيركن -إلمر بتحليل سطحها باستخدام مصححين تقليديين للانكسار الصفري. ومع ذلك، في خطوة التصنيع النهائية ( الشكل )، انتقلوا إلى استخدام مصحح الانكسار الصفري المصمم خصيصًا، والذي صُمم خصيصًا لتلبية معايير دقيقة للغاية. أدى التركيب الخاطئ لهذا الجهاز إلى طحن المرآة بدقة عالية ولكن بشكل خاطئ. أثناء التصنيع، أظهرت بعض الاختبارات باستخدام مصححات الانكسار الصفري التقليدية انحرافًا كرويًا صحيحًا . ولكن تم تجاهل هذه النتائج، وبالتالي ضاعت فرصة اكتشاف الخطأ، لأن مصحح الانكسار الصفري كان يُعتبر أكثر دقة. ^{[ 92 ]}  

ألقت اللجنة باللوم في الإخفاقات بالدرجة الأولى على شركة بيركن-إلمر. فقد توترت العلاقات بين ناسا وشركة البصريات بشدة خلال بناء التلسكوب، بسبب التأخيرات المتكررة في الجدول الزمني وتجاوزات التكاليف. وخلصت ناسا إلى أن بيركن-إلمر لم تراجع أو تشرف على بناء المرآة بشكل كافٍ، ولم تُعيّن أفضل علماء البصريات لديها للمشروع (كما فعلت مع النموذج الأولي)، وعلى وجه الخصوص، لم تُشرك مصممي البصريات في بناء المرآة والتحقق منها. وبينما انتقدت اللجنة بيركن-إلمر بشدة لهذه الإخفاقات الإدارية، فقد وُجهت انتقادات لناسا أيضًا لعدم اكتشافها أوجه القصور في مراقبة الجودة، مثل الاعتماد كليًا على نتائج الاختبارات من جهاز واحد. ^{[ 93 ]}

خشي الكثيرون من التخلي عن تلسكوب هابل. ^{[ 94 ]} جمع الدكتور تشارلز بيليرين ، مدير قسم الفيزياء الفلكية، فريقًا من الخبراء لإيجاد حل للمشكلة. وبالتعاون مع محلل الميزانية، أعاد بيليرين ترتيب أولويات أنشطة القسم أو ألغى بعضها لتخصيص 60 مليون دولار لمهمة الإصلاح. ^{[ 95 ]} والتزم علنًا بإصلاح هابل بحلول عام 1994. ^{[ 96 ]} لطالما تضمن تصميم التلسكوب مهام صيانة دورية، وبدأ علماء الفلك على الفور في البحث عن حلول محتملة للمشكلة يمكن تطبيقها في أول مهمة صيانة، والمقرر إجراؤها عام 1993. ورغم أن شركة كوداك كانت قد صنعت مرآة احتياطية لهابل، إلا أنه كان من المستحيل استبدال المرآة في المدار، كما أن إعادة التلسكوب إلى الأرض لإعادة تأهيله كانت مكلفة للغاية وتستغرق وقتًا طويلاً. بدلاً من ذلك، أدى صقل المرآة بدقة متناهية إلى شكل خاطئ إلى تصميم مكونات بصرية جديدة بنفس الخطأ ولكن في الاتجاه المعاكس، ليتم إضافتها إلى التلسكوب في مهمة الصيانة، لتعمل فعلياً كـ" نظارات " لتصحيح الزيغ الكروي. ^{[ 97 ] [ 98 ]}

كانت الخطوة الأولى هي تحديد دقيق للخطأ في المرآة الرئيسية. ومن خلال العمل عكسيًا انطلاقًا من صور المصادر النقطية، حدد علماء الفلك أن الثابت المخروطي للمرآة كما تم بناؤها هو-1.01390 ± 0.0002 ، بدلاً من القيمة المقصودة-1.00230 . ^{[ 99 ] [ 100 ]} تم الحصول على نفس الرقم أيضًا من خلال تحليل مصحح الصفر الذي استخدمته شركة بيركن-إلمر لضبط المرآة، بالإضافة إلى تحليل صور التداخل التي تم الحصول عليها أثناء الاختبارات الأرضية للمرآة. ^{[ 101 ]}

بسبب تصميم أجهزة تلسكوب هابل الفضائي، استلزم الأمر مجموعتين مختلفتين من المصححات. فقد تضمن تصميم الكاميرا واسعة المجال والكوكبية 2، التي كان من المخطط لها استبدال الكاميرا واسعة المجال والكوكبية الحالية، مرايا وسيطة لتوجيه الضوء إلى رقائق أجهزة اقتران الشحنات (CCD) الأربع المنفصلة التي تُشكل كاميرتيها. وكان من الممكن لخطأ عكسي مُدمج في أسطح هذه الرقائق أن يُلغي تمامًا انحراف المرآة الرئيسية. مع ذلك، افتقرت الأجهزة الأخرى إلى أي أسطح وسيطة يُمكن تهيئتها بهذه الطريقة، ولذا تطلبت جهاز تصحيح خارجي. ^{[ 102 ]}

صُمم نظام استبدال المحور البصري التصحيحي لتلسكوب الفضاء (COSTAR) لتصحيح الزيغ الكروي للضوء المُركز عند مركز التركيز الأمامي (FOC) وسطح التركيز الأمامي (FOS) ومستشعر الأشعة تحت الحمراء عالي الدقة (GHRS). ويتكون من مرآتين في مسار الضوء مع سطح أرضي لتصحيح الزيغ. ^{[ 103 ]} ولتركيب نظام COSTAR على التلسكوب، كان لا بد من إزالة أحد الأجهزة الأخرى، فاختار علماء الفلك مقياس الضوء عالي السرعة للتضحية به. ^{[ 102 ]} وبحلول عام 2002، استُبدلت جميع الأجهزة الأصلية التي كانت تتطلب نظام COSTAR بأجهزة مزودة ببصريات تصحيحية خاصة بها. ^{[ 104 ]} ثم أُزيل نظام COSTAR وأُعيد إلى الأرض عام 2009، حيث يُعرض الآن في المتحف الوطني للطيران والفضاء في واشنطن العاصمة. ^{[ 76 ]} ويشغل مطياف الأصول الكونية (Cosmic Origins Spectrograph ) المساحة التي كان يشغلها نظام COSTAR سابقًا . ^{[ 105 ]}

صُمم تلسكوب هابل لاستيعاب عمليات الصيانة الدورية وتحديث المعدات أثناء وجوده في المدار. صُممت الأجهزة والمكونات ذات العمر الافتراضي المحدود كوحدات استبدال مدارية . ^{[ 106 ]} أُجريت خمس مهمات صيانة (SM 1، 2، 3A، 3B، و4) بواسطة مكوك الفضاء التابع لناسا ، أولها في ديسمبر 1993 وآخرها في مايو 2009. ^{[ 107 ]} كانت مهمات الصيانة عمليات دقيقة تبدأ بالمناورة لاعتراض التلسكوب في مداره واستعادته بعناية باستخدام الذراع الميكانيكية للمكوك . ثم نُفذ العمل اللازم في عدة عمليات سير في الفضاء مربوطة بحبل على مدى أربعة إلى خمسة أيام. بعد فحص التلسكوب بصريًا، أجرى رواد الفضاء الإصلاحات، واستبدلوا المكونات التالفة أو المتدهورة، وحدثوا المعدات، وركبوا أجهزة جديدة. بمجرد اكتمال العمل، أُعيد نشر التلسكوب، عادةً بعد رفعه إلى مدار أعلى لمعالجة انخفاض المدار الناتج عن مقاومة الغلاف الجوي . ^{[ 108 ]}

كان من المقرر إجراء أول مهمة صيانة لتلسكوب هابل في عام 1993 قبل اكتشاف مشكلة المرآة. وقد اكتسبت هذه المشكلة أهمية بالغة، إذ كان رواد الفضاء سيحتاجون إلى بذل جهود كبيرة لتركيب بصريات تصحيحية؛ وكان من شأن أي فشل أن يؤدي إما إلى التخلي عن هابل أو قبول تعطله الدائم. وقد تعطلت مكونات أخرى قبل المهمة، مما أدى إلى ارتفاع تكلفة الإصلاح إلى 500  مليون دولار (لا تشمل تكلفة رحلة المكوك الفضائي). وكان من شأن نجاح عملية الإصلاح أن يُسهم في إثبات جدوى بناء محطة الفضاء ألفا . ^{[ 109 ]}

أظهرت مهمة STS-49 عام 1992 صعوبة العمل في الفضاء. فبينما حظيت عملية إنقاذ القمر الصناعي Intelsat 603 بالإشادة، إلا أن رواد الفضاء خاطروا بمخاطر ربما تكون متهورة. لم تتم عملية الإنقاذ، ولا عملية تجميع مكونات محطة الفضاء النموذجية غير المرتبطة بها، وفقًا لتدريب رواد الفضاء، مما دفع وكالة ناسا إلى إعادة تقييم التخطيط والتدريب، بما في ذلك إصلاح تلسكوب هابل. عيّنت الوكالة للمهمة ستوري موسغريف (الذي عمل على إجراءات إصلاح الأقمار الصناعية منذ عام 1976) وستة رواد فضاء آخرين ذوي خبرة، من بينهم اثنان من مهمة STS-49. وكان أول مدير مهمة منذ مشروع أبولو يُنسق طاقمًا بخبرة 16 رحلة مكوكية سابقة. وقد تدرب رواد الفضاء على استخدام حوالي مئة أداة متخصصة. ^{[ 110 ]}

كانت الحرارة مشكلةً في عمليات السير في الفضاء السابقة، التي جرت تحت أشعة الشمس. وكان من الضروري إصلاح تلسكوب هابل بعيدًا عن أشعة الشمس. اكتشف موسغريف، خلال تدريب على الفراغ قبل سبعة أشهر من المهمة، أن قفازات بدلة الفضاء لا توفر حماية كافية من برودة الفضاء. بعد أن أكدت مهمة STS-57 المشكلة في المدار، سارعت ناسا إلى تغيير المعدات والإجراءات وخطة الرحلة. أُجريت سبع محاكاة للمهمة قبل الإطلاق، وهو التحضير الأكثر شمولًا في تاريخ مكوك الفضاء. لم يكن هناك نموذج كامل لتلسكوب هابل، لذا درس رواد الفضاء العديد من النماذج المنفصلة (بما في ذلك نموذج في مؤسسة سميثسونيان) ودمجوا تفاصيلها المتباينة والمتناقضة ذهنيًا. ^{[ 111 ]}

أُجريت المهمة الخدمية الأولى على متن مكوك الفضاء إنديفور في ديسمبر 1993، وشملت تركيب العديد من الأجهزة والمعدات الأخرى على مدى عشرة أيام. وكان من أهمها استبدال مقياس الضوء عالي السرعة بحزمة البصريات التصحيحية COSTAR ، واستبدال كاميرا المجال الواسع/الكاميرا الكوكبية بكاميرا المجال الواسع والكواكب 2 (WFPC2) المزودة بنظام تصحيح بصري داخلي. كما تم استبدال الألواح الشمسية وإلكترونيات تشغيلها، بالإضافة إلى أربعة جيروسكوبات في نظام توجيه التلسكوب، ووحدتي تحكم كهربائيتين ومكونات كهربائية أخرى، وجهازين لقياس المغناطيسية. وتم تحديث أجهزة الكمبيوتر الموجودة على متن المكوك بإضافة معالجات مساعدة ، كما تم رفع مدار تلسكوب هابل. ^{[ 85 ]}

في 13 يناير 1994، أعلنت وكالة ناسا نجاح المهمة نجاحًا باهرًا، وعرضت أولى الصور الأكثر وضوحًا. ^{[ 112 ]} كانت هذه المهمة من أكثر المهام تعقيدًا التي نُفذت حتى ذلك التاريخ، إذ تضمنت خمس فترات طويلة من النشاط خارج المركبة . وكان نجاحها بمثابة مكسب كبير لوكالة ناسا، وكذلك لعلماء الفلك الذين أصبح لديهم الآن تلسكوب فضائي أكثر قدرة. ^{[ 77 ] [ 113 ]}

في مهمة الصيانة الثانية، التي أطلقتها مسبار ديسكفري في فبراير 1997، تم استبدال جهازي GHRS وFOS بجهاز مطياف التصوير الفضائي (STIS) وكاميرا الأشعة تحت الحمراء القريبة ومطياف الأجسام المتعددة (NICMOS)، كما تم استبدال مسجل أشرطة الهندسة والعلوم بمسجل جديد ذي حالة صلبة، بالإضافة إلى إصلاح العزل الحراري. ^{[ 114 ]} احتوى جهاز NICMOS على مشتت حراري من النيتروجين الصلب لتقليل الضوضاء الحرارية الصادرة عنه، ولكن بعد فترة وجيزة من تركيبه، تسبب تمدد حراري غير متوقع في ملامسة جزء من المشتت الحراري لحاجز بصري. أدى ذلك إلى زيادة معدل تسخين الجهاز، مما قلل عمره الافتراضي المتوقع من 4.5 سنوات إلى حوالي سنتين. ^{[ 115 ]}

جرت مهمة الصيانة 3A، التي نفذتها مركبة ديسكفري ، في ديسمبر 1999، وكانت مهمة منفصلة عن مهمة الصيانة  3 بعد تعطل ثلاثة من الجيروسكوبات الستة الموجودة على متنها. وتعطل الجيروسكوب الرابع قبل أسابيع قليلة من المهمة، مما جعل التلسكوب غير قادر على إجراء عمليات الرصد العلمي. استبدلت المهمة جميع الجيروسكوبات الستة ، وجهاز استشعار التوجيه الدقيق، والحاسوب، كما قامت بتركيب مجموعة تحسين الجهد/درجة الحرارة (VIK) لمنع الشحن الزائد للبطارية، واستبدلت أغطية العزل الحراري. ^{[ 116 ]}

شهدت مهمة الصيانة 3B التي أطلقتها مركبة كولومبيا في مارس 2002 تركيب جهاز جديد، حيث تم استبدال نظام FOC (الذي كان آخر الأجهزة الأصلية باستثناء مستشعرات التوجيه الدقيق المستخدمة في القياسات الفلكية) بالكاميرا المتقدمة للمسح (ACS). هذا يعني الاستغناء عن نظام COSTAR، إذ أن جميع الأجهزة الجديدة مزودة بتصحيح مدمج لانحراف المرآة الرئيسية. ^{[ 104 ]} كما أعادت المهمة تشغيل نظام NICMOS بتركيب مبرد ذي دورة مغلقة ^{[ 115 ]} واستبدلت الألواح الشمسية للمرة الثانية، مما وفر طاقة إضافية بنسبة 30%. ^{[ 117 ]}

تلسكوب هابل أثناء مهمة الصيانة رقم 4

هابل بعد إصداره

كان من المقرر إجراء صيانة لتلسكوب هابل في فبراير 2005، إلا أن كارثة كولومبيا عام 2003، التي تفككت فيها المركبة المدارية عند دخولها الغلاف الجوي، كان لها آثار واسعة النطاق على برنامج هابل ومهام ناسا الأخرى. قرر مدير ناسا، شون أوكيف، أن تكون جميع رحلات المكوك الفضائي المستقبلية قادرة على الوصول إلى محطة الفضاء الدولية الآمنة في حال حدوث أي مشاكل أثناء الرحلة. ولأن أيًا من المكوكين لم يكن قادرًا على الوصول إلى كل من تلسكوب هابل ومحطة الفضاء خلال المهمة نفسها، فقد أُلغيت مهمات الصيانة المأهولة المستقبلية. ^{[ 118 ]} وقد انتقد هذا القرار العديد من علماء الفلك الذين رأوا أن قيمة هابل تستحق المخاطرة البشرية. ^{[ 119 ]} لم يكن من المتوقع إطلاق تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST)، خليفة تلسكوب هابل المخطط له بحلول عام 2004، قبل عام 2011 على الأقل. وقد أُطلق JWST في نهاية المطاف في ديسمبر 2021. ^{[ 120 ]} شكلت الفجوة في قدرات رصد الفضاء بين إيقاف تشغيل هابل وتشغيل خليفته مصدر قلق بالغ للعديد من علماء الفلك، نظرًا للأثر العلمي الكبير الذي حققه هابل. ^{[ 121 ]} ومما زاد من حدة هذه المخاوف، أن JWST لن يكون في مدار أرضي منخفض، وبالتالي لا يمكن ترقيته أو إصلاحه بسهولة في حالة حدوث عطل مبكر. من جهة أخرى، كان مسؤولو ناسا قلقين من أن استمرار صيانة هابل سيستنزف الأموال المخصصة لبرامج أخرى ويؤخر إطلاق JWST. ^{[ 122 ]}

في يناير/كانون الثاني 2004، صرّح أوكيف بأنه سيُعيد النظر في قراره بإلغاء مهمة الصيانة الأخيرة لتلسكوب هابل الفضائي، وذلك استجابةً للاستياء الشعبي ومطالبات الكونغرس لوكالة ناسا بالبحث عن سبيل لإنقاذه. وشكّلت الأكاديمية الوطنية للعلوم لجنةً رسميةً أوصت في يوليو/تموز 2004 بالحفاظ على تلسكوب هابل الفضائي رغم المخاطر الواضحة. وحثّ تقريرها وكالة ناسا على "عدم اتخاذ أي إجراءات من شأنها أن تحول دون إرسال مهمة صيانة لمكوك فضائي إلى تلسكوب هابل الفضائي". ^{[ 123 ]} وفي أغسطس/آب 2004، طلب أوكيف من مركز غودارد لرحلات الفضاء إعداد مقترح مفصّل لمهمة صيانة آلية. إلا أن هذه الخطط أُلغيت لاحقًا، ووُصفت المهمة الآلية بأنها "غير قابلة للتنفيذ". ^{[ 124 ]} في أواخر عام 2004، عقد العديد من أعضاء الكونغرس، بقيادة السيناتور باربرا ميكولسكي ، جلسات استماع عامة، وواصلوا نضالهم بدعم شعبي واسع (بما في ذلك آلاف الرسائل من طلاب المدارس في جميع أنحاء الولايات المتحدة) لحث إدارة بوش ووكالة ناسا على إعادة النظر في قرار التخلي عن خطط مهمة إنقاذ تلسكوب هابل. ^{[ 125 ]}

غيّر ترشيح مايكل د. غريفين لمنصب مدير وكالة ناسا الجديد في أبريل 2005 الوضع، إذ صرّح غريفين بأنه سينظر في إمكانية إرسال مهمة صيانة مأهولة. ^{[ 126 ]} بعد تعيينه بفترة وجيزة، فوّض غريفين مركز غودارد للأبحاث بالمضي قدمًا في الاستعدادات لرحلة صيانة مأهولة لتلسكوب هابل، قائلاً إنه سيتخذ القرار النهائي بعد مهمتي المكوك الفضائي التاليتين. في أكتوبر 2006، أعطى غريفين الضوء الأخضر النهائي، وتم تحديد موعد مهمة أتلانتس التي تستغرق 11 يومًا في أكتوبر 2008. تعطلت وحدة معالجة البيانات الرئيسية لتلسكوب هابل في سبتمبر 2008، ^{[ 127 ]} مما أدى إلى توقف جميع عمليات الإبلاغ عن البيانات العلمية حتى تم تشغيل الوحدة الاحتياطية في 25 أكتوبر 2008. ^{[ 128 ]} ولأن تعطل الوحدة الاحتياطية كان سيجعل تلسكوب هابل عاجزًا، تم تأجيل مهمة الصيانة لإدراج بديل للوحدة الرئيسية. ^{[ 127 ]}

كانت مهمة الصيانة الرابعة (SM4)، التي أطلقها مكوك أتلانتس في مايو 2009، آخر مهمة مكوكية مُجدولة لتلسكوب هابل الفضائي. ^{[ 105 ] [ 129 ]} شملت مهمة الصيانة الرابعة تركيب وحدة معالجة البيانات البديلة، وإصلاح نظامي ACS وSTIS، وتركيب بطاريات نيكل-هيدروجين مُحسّنة ، واستبدال مكونات أخرى بما في ذلك جميع الجيروسكوبات الستة. كما شملت المهمة تركيب جهازي رصد جديدين: كاميرا المجال الواسع 3 (WFC3) ومطياف الأصول الكونية (COS) ^{[ 130 ]} ، بالإضافة إلى نظام الالتقاط والالتقاء الناعم ، الذي سيمكّن من الالتقاء والتقاط والتخلص الآمن من تلسكوب هابل في المستقبل، سواءً من خلال مهمة مأهولة أو آلية. ^{[ 131 ]} باستثناء قناة الدقة العالية لنظام ACS ، التي تعذّر إصلاحها وتم تعطيلها، ^{[ 132 ] [ 133 ] [ 134 ]} فقد جعلت الأعمال المنجزة خلال مهمة الصيانة الرابعة التلسكوب يعمل بكامل طاقته. ^{[ 105 ]}

في بيان صحفي صدر في أغسطس 2013، وُصف مشروع CANDELS بأنه "أكبر مشروع في تاريخ تلسكوب هابل". ويهدف المسح إلى "استكشاف تطور المجرات في الكون المبكر، والبذور الأولى للبنية الكونية بعد أقل من مليار سنة من الانفجار العظيم". ^{[ 136 ]} ويصف موقع مشروع CANDELS أهداف المسح على النحو التالي: ^{[ 137 ]}

صُمم مشروع "المسح الكوني للتراث الكوني للأشعة تحت الحمراء القريبة في المجرات الخارجية" لتوثيق الثلث الأول من تطور المجرات من الانزياح الأحمر z = 8 إلى 1.5، وذلك من خلال تصوير عميق لأكثر من 250,000 مجرة ​​باستخدام جهازي WFC3/IR وACS. كما سيكشف المشروع عن أول مستعرات عظمى من النوع Ia عند انزياح أحمر z > 1.5، ويؤكد دقتها كمعايير أساسية في علم الكونيات. وقد تم اختيار خمس مناطق سماوية متميزة متعددة الأطوال الموجية؛ إذ تحتوي كل منطقة على بيانات متعددة الأطوال الموجية من تلسكوب سبيتزر الفضائي ومرافق أخرى، بالإضافة إلى بيانات طيفية شاملة للمجرات الأكثر سطوعًا. يساهم استخدام خمسة حقول متباعدة على نطاق واسع في الحد من التباين الكوني، مما يوفر عينات إحصائية قوية وكاملة من المجرات التي تصل كتلتها إلى 10⁹ ^كتلة شمسية عند انزياح أحمر z ~ 8.

يهدف البرنامج، المسمى رسميًا "مبادرة هابل للحقول العميقة 2012"، إلى تعزيز معرفتنا بتكوين المجرات المبكرة من خلال دراسة المجرات ذات الانزياح الأحمر العالي في الحقول الفارغة باستخدام عدسات الجاذبية لرؤية "أخفت المجرات في الكون البعيد". ^{[ 138 ]} وتصف صفحة الويب الخاصة ببرنامج "حقول الحدود" أهداف البرنامج على النحو التالي:

• للكشف عن مجموعات مجرات z = 5–10 التي لم يكن الوصول إليها ممكناً حتى الآن، والتي تكون أضعف إضاءةً من أي مجرات معروفة حالياً بعشر إلى خمسين مرة.
• لترسيخ فهمنا للكتل النجمية وتاريخ تكوين النجوم في المجرات ذات اللمعان الفرعي L* في أقدم العصور
• لتقديم أول توصيف مورفولوجي ذي دلالة إحصائية للمجرات التي تشكل النجوم عند الانزياح الأحمر z > 5
• لإيجاد مجرات ذات انزياح أحمر z > 8 ممتدة بما يكفي بفعل عدسة التكتلات لتمييز بنيتها الداخلية و/أو مكبرة بما يكفي بفعل عدسة التكتلات للمتابعة الطيفية. ^{[ 139 ]}

يُعدّ مسح التطور الكوني (COSMOS) ^{[ 140 ]} مسحًا فلكيًا مصممًا لدراسة تكوين المجرات وتطورها كدالة للزمن الكوني (الانزياح الأحمر) والبيئة المجرية المحلية. يغطي المسح حقلًا استوائيًا مساحته درجتان مربعتان، باستخدام تقنيات التحليل الطيفي والتصوير بالأشعة السينية والموجات الراديوية بواسطة معظم التلسكوبات الفضائية الرئيسية وعدد من التلسكوبات الأرضية الكبيرة ^{[ 141 ]} ، مما يجعله منطقة محورية في الفيزياء الفلكية خارج المجرة. أُطلق مشروع COSMOS عام 2006 كأكبر مشروع نفذه تلسكوب هابل الفضائي آنذاك، ولا يزال يُمثل أكبر مساحة متصلة من السماء تُغطى لأغراض رسم خرائط الفضاء السحيق في الحقول الفارغة ، إذ تبلغ مساحتها 2.5 ضعف مساحة القمر في السماء، و17 ضعف مساحة أكبر مناطق مشروع CANDELS. يُعدّ التعاون العلمي COSMOS، الذي انبثق من مسح COSMOS الأولي، أكبر وأطول تعاون علمي في مجال دراسة المجرات خارج المجرة، ويشتهر بروح الزمالة والانفتاح. ولا يُمكن دراسة المجرات في بيئتها الطبيعية إلا من خلال تغطية مساحات شاسعة من السماء، تزيد مساحتها عن نصف درجة مربعة. ^{[ 142 ]} وقد تم رصد أكثر من مليوني مجرة، تغطي 90% من عمر الكون . ويقود تعاون COSMOS كلٌّ من كايتلين كيسي ، وجيهان كارتالتيبي ، وفيرنيسا سمولسيتش، ويضم أكثر من 200 عالم من اثنتي عشرة دولة. ^{[ 140 ]}

كان مشروع " العدسات الجاذبية ومسح المستعرات العظمى باستخدام تلسكوب هابل " (CLASH) برنامجًا تابعًا لوزارة الخزانة الأمريكية، أُجري بين عامي 2010 و2013 بواسطة تلسكوب هابل الفضائي، بهدف رصد 25 عنقودًا مجريًا ضخمًا باستخدام العدسات الجاذبية. سعى مشروع CLASH إلى دراسة توزيع المادة المظلمة والطاقة المظلمة في هذه العناقيد باستخدام الأجهزة الجديدة التي تم تركيبها عام 2009. وتُعدّ الصور التي تُظهر آثار العدسات الجاذبية إحدى وسائل الكشف عن المادة المظلمة والطاقة المظلمة، وقد ركّز مشروع CLASH على محاولة فهم هاتين الظاهرتين الغامضتين بشكل أفضل. ^{[ 143 ]}

مشروعا "خزانة أندروميدا بانكروماتيك هابل" و"خزانة أندروميدا الجنوبية بانكروماتيك هابل" (PHAT وPHAST) هما مشروعان رصديّان أجراهما تلسكوب هابل من يوليو 2010 إلى أكتوبر 2013 لرسم خريطة النصف الشمالي من مجرة ​​أندروميدا ، ومن ديسمبر 2021 إلى يناير 2024 لرسم خريطة النصف الجنوبي. تُعدّ أندروميدا أقرب مجرة ​​كبيرة إلى مجرة ​​درب التبانة، وقد أنتج هابل أعلى دقة وأدق صورة فسيفسائية ضوئية لأندروميدا على الإطلاق. يمكن رؤية 200 مليون نجم في هذه الصورة المدمجة من كلا المشروعين، من أصل تريليون نجم في أندروميدا. يبدو كل نجم كحبة رمل. تم رسم خريطة النصف الشمالي، PHAT، بأطوال موجية قريبة من الأشعة فوق البنفسجية والضوء المرئي والأشعة تحت الحمراء القريبة في 828 مدارًا، ونُشرت في يناير 2015. أما النصف الجنوبي، PHAST، فقد رُسمت خريطته بأطوال موجية قريبة من الأشعة فوق البنفسجية والضوء المرئي في 195 مدارًا، ونُشرت في يناير 2025. يُعد رصد مجرة ​​أندروميدا بهذه الدقة أفضل بديل لرصد مجرة ​​درب التبانة، لأن الأرض تقع داخل مجرة ​​درب التبانة ولا يمكنها رصد معظمها نظرًا لأن المجرة نفسها تحجب رصد 20% من السماء ومعظم أجزاء المجرة. ولتحقيق هذه الصورة الفسيفسائية، استلزم الأمر 1023 مدارًا حول تلسكوب هابل. تتكون الصورة الفسيفسائية من 2.5  مليار بكسل على الأقل. ^{[ 145 ] [ 146 ] [ 147 ] [ 148 ]}

يمكن لأي شخص التقدم بطلب للحصول على وقت على التلسكوب؛ فلا توجد قيود على الجنسية أو الانتماء الأكاديمي، ولكن تمويل التحليل متاح فقط للمؤسسات الأمريكية. ^{[ 149 ]} المنافسة على وقت استخدام التلسكوب شديدة، حيث يحصل حوالي خُمس المقترحات المقدمة في كل دورة على وقت مُدرج في الجدول الزمني. ^{[ 150 ] [ 151 ]}

تُصدر دعوات تقديم المقترحات سنويًا تقريبًا، ويُخصص وقتٌ لدورةٍ مدتها عامٌ تقريبًا. تُقسّم المقترحات إلى عدة فئات؛ مقترحات "المراقب العام" هي الأكثر شيوعًا، وتغطي عمليات الرصد الروتينية. أما "الرصد اللحظي" فهو الرصد الذي لا يتطلب فيه رصد الأهداف سوى 45 دقيقة أو أقل من وقت التلسكوب، بما في ذلك التكاليف الإضافية مثل تحديد الهدف. يُستخدم الرصد اللحظي لسدّ الفجوات في جدول التلسكوب التي لا يمكن تغطيتها ببرامج المراقب العام العادية. ^{[ 152 ]}

يجوز لعلماء الفلك تقديم مقترحات "أهداف الفرصة"، حيث تُجدول عمليات الرصد إذا حدث حدث عابر مشمول بالمقترح خلال دورة الجدولة. إضافةً إلى ذلك، يُخصص ما يصل إلى 10% من وقت التلسكوب "وقتًا تقديريًا للمدير". يمكن لعلماء الفلك التقدم بطلب لاستخدام هذا الوقت في أي وقت من السنة، ويُمنح عادةً لدراسة الظواهر العابرة غير المتوقعة مثل المستعرات العظمى. ^{[ 153 ]}

وشملت الاستخدامات الأخرى لوقت DD الملاحظات التي أدت إلى رؤية حقل هابل العميق وحقل هابل فائق العمق، وفي الدورات الأربع الأولى من وقت التلسكوب، الملاحظات التي أجراها علماء الفلك الهواة. ^{[ 154 ] [ 155 ]}

في عام 2012، نظمت وكالة الفضاء الأوروبية مسابقة لمعالجة الصور العامة لبيانات هابل لتشجيع اكتشاف "الكنوز الخفية" في بيانات هابل الخام. ^{[ 156 ] [ 157 ]}

أعلن ريكاردو جياكوني ، أول مدير لمعهد علوم تلسكوب الفضاء (STScI)، في عام 1986 عن نيته تخصيص جزء من وقته المخصص لإدارة المعهد للسماح لهواة الفلك باستخدام التلسكوب. كان إجمالي الوقت المخصص بضع ساعات فقط لكل دورة، لكنه أثار اهتمامًا كبيرًا بين هواة الفلك. ^{[ 154 ] [ 155 ]}

خضعت مقترحات الحصول على وقت الرصد للهواة لمراجعة دقيقة من قبل لجنة من علماء الفلك الهواة، ولم يُمنح الوقت إلا للمقترحات التي اعتُبرت ذات قيمة علمية حقيقية، ولم تُكرر مقترحات مُقدمة من قِبل مُحترفين، وتطلبت القدرات الفريدة لتلسكوب الفضاء. مُنح ثلاثة عشر عالم فلك هاوٍ وقتًا على التلسكوب، حيث أُجريت عمليات رصد بين عامي 1990 و1997. ^{[ 154 ]} إحدى هذه الدراسات كانت بعنوان " المذنبات الانتقالية - البحث بالأشعة فوق البنفسجية عن الهيدروكسيل  ". نُشر المقترح الأول، "دراسة تلسكوب هابل الفضائي لتغيرات السطوع والبياض بعد الكسوف على قمر آيو"، في ^مجلة إيكاروس [ ^{158 ]،} وهي مجلة مُخصصة لدراسات النظام الشمسي. كما نُشرت دراسة ثانية من مجموعة أخرى من الهواة في مجلة إيكاروس أيضًا . ^{[ 159 ]} بعد ذلك، ومع ذلك، أدت تخفيضات الميزانية في معهد علوم تلسكوب الفضاء (STScI) إلى جعل دعم عمل علماء الفلك الهواة غير مُمكن، ولم تُنفذ أي برامج إضافية للهواة. ^{[ 154 ] [ 155 ]}

لا تزال مقترحات هابل الدورية تتضمن اكتشافات أو أجسامًا فلكية من قِبل هواة وعلماء مواطنين . غالبًا ما تتم هذه الرصدات بالتعاون مع فلكيين محترفين. من أوائل هذه الرصدات البقعة البيضاء العظيمة عام 1990 ^{[ 160 ]} على كوكب زحل، والتي اكتشفها الفلكي الهاوي س. ويلبر ^{[ 161 ]} ورصدها تلسكوب هابل الفضائي بناءً على اقتراح من ج. ويستفال ( معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا ). ^{[ 162 ] [ 163 ]} وشملت الرصدات اللاحقة التي أجراها هابل بمشاركة فلكيين محترفين وهواة اكتشافات من مشروع حديقة حيوانات المجرات ، مثل مجرتي فورويربيس وبازلاء الخضراء . ^{[ 164 ] [ 165 ]} ويعتمد برنامج "جواهر المجرات" على قائمة من الأجسام الفلكية أعدها متطوعو حديقة حيوانات المجرات ، وتم اختصارها بمساعدة تصويت عبر الإنترنت. ^{[ 166 ]} بالإضافة إلى ذلك، توجد رصدات لكواكب صغيرة اكتشفها فلكيون هواة، مثل 2I/Borisov ، وتغيرات في الغلاف الجوي لعمالقة الغاز المشتري وزحل، أو عمالقة الجليد أورانوس ونبتون. ^{[ 167 ] [ 168 ]} في مشروع " عوالم الفناء الخلفي " التعاوني بين المحترفين والهواة ، استُخدم تلسكوب هابل الفضائي لرصد جسم ذي كتلة كوكبية ، يُسمى WISE J0830+2837 . وقد ساعد عدم رصده بواسطة تلسكوب هابل الفضائي في تصنيف هذا الجسم الغريب. ^{[ 169 ]}

في أوائل ثمانينيات القرن الماضي، عقدت وكالة ناسا ومعهد علوم تلسكوب الفضاء (STScI) أربع لجان لمناقشة مشاريع رئيسية. كانت هذه المشاريع ذات أهمية علمية بالغة، وتتطلب وقتًا كبيرًا من التلسكوب، والذي خُصص لكل مشروع على حدة. وقد ضمن هذا إنجاز هذه المشاريع مبكرًا، تحسبًا لأي عطل قد يطرأ على التلسكوب قبل الموعد المتوقع. حددت اللجان ثلاثة مشاريع من هذا القبيل: 1) دراسة الوسط بين المجرات القريب باستخدام خطوط امتصاص الكوازارات لتحديد خصائص هذا الوسط ومحتوى الغاز في المجرات ومجموعات المجرات؛ ^{[ 170 ]} 2) مسح متوسط ​​العمق باستخدام كاميرا المجال الواسع لجمع البيانات كلما استُخدمت إحدى الأدوات الأخرى ^{[ 171 ]} 3) مشروع لتحديد ثابت هابل بدقة تصل إلى عشرة بالمائة عن طريق تقليل الأخطاء، الخارجية والداخلية، في معايرة مقياس المسافة. ^{[ 172 ]}

ساهم تلسكوب هابل في حل بعض المشكلات العالقة في علم الفلك، وفي الوقت نفسه أثار تساؤلات جديدة. وقد تطلبت بعض النتائج نظريات جديدة لتفسيرها.

اكتشافات النظام الشمسي

كان اصطدام المذنب شوميكر-ليفي 9 بكوكب المشتري عام 1994 حدثًا بالغ الأهمية لعلماء الفلك، إذ جاء بعد أشهر قليلة من  استعادة مهمة الصيانة الأولى لأداء تلسكوب هابل البصري. وكانت صور هابل للكوكب أكثر وضوحًا من أي صور التُقطت منذ مرور فوياجر 2 عام 1979، وكانت حاسمة في دراسة ديناميكيات اصطدام مذنب كبير بكوكب المشتري، وهو حدث يُعتقد أنه يتكرر مرة كل بضعة قرون. ^{[ 187 ]}

في مارس/آذار 2015، أعلن باحثون أن قياسات الشفق القطبي حول غانيميد ، أحد أقمار كوكب المشتري، كشفت عن وجود محيط جوفي تحت سطحه. وباستخدام تلسكوب هابل لدراسة حركة هذا الشفق، توصل الباحثون إلى أن محيطًا ضخمًا من المياه المالحة يُسهم في كبح التفاعل بين المجال المغناطيسي لكوكب المشتري والمجال المغناطيسي لغانيميد. ويُقدّر عمق هذا المحيط بنحو 100 كيلومتر (60 ميلًا) ، وهو محصور تحت قشرة جليدية يبلغ سمكها 150 كيلومترًا (90 ميلًا) . ^{[ 188 ] [ 189 ]}    

استُخدم تلسكوب هابل الفضائي أيضًا لدراسة الأجرام في الأطراف الخارجية للنظام الشمسي، بما في ذلك الكواكب القزمة ^{بلوتو [190} ] وإيريس ^{[ 191} ] ^{وسيدنا [ 192} ] ^. خلال ^شهري يونيو ^ويوليو من عام 2012، اكتشف علماء الفلك الأمريكيون باستخدام تلسكوب هابل القمر ستيكس ، وهو قمر خامس صغير يدور حول بلوتو ^{[ 193 ]} .

في الفترة من يونيو إلى أغسطس 2015، استُخدم تلسكوب هابل للبحث عن هدف في حزام كايبر (KBO) ضمن مهمة نيو هورايزونز الموسعة لحزام كايبر (KEM)، وذلك بعد فشل عمليات البحث المماثلة باستخدام التلسكوبات الأرضية في العثور على هدف مناسب. ^{[ 194 ]} أسفر ذلك عن اكتشاف خمسة أهداف جديدة على الأقل في حزام كايبر، بما في ذلك الهدف النهائي لمهمة KEM، وهو 486958 أروكوث ، الذي حلّق نيو هورايزونز بالقرب منه في 1 يناير 2019. ^{[ 195 ] [ 196 ] [ 197 ]}

في أبريل 2022، أعلنت وكالة ناسا أن علماء الفلك تمكنوا من استخدام صور من تلسكوب هابل الفضائي لتحديد حجم نواة المذنب C/2014 UN271 (برناردينيلي-برنشتاين) ، وهي أكبر نواة مذنب جليدي رصدها علماء الفلك على الإطلاق. تُقدّر كتلة نواة المذنب C/2014 UN271 بخمسين تريليون طن، أي ما يعادل خمسين ضعف كتلة المذنبات الأخرى المعروفة في النظام الشمسي. ^{[ 198 ]}

تُظهر العديد من المقاييس الموضوعية الأثر الإيجابي لبيانات هابل على علم الفلك. فبحلول عام 2025، نُشر أكثر من 22,000 بحث علمي في مجلات علمية محكمة، استنادًا إلى بيانات هابل ^{[ 208 ]} ، بالإضافة إلى عدد لا يُحصى من الأبحاث المنشورة في وقائع المؤتمرات . وبالنظر إلى الأبحاث بعد مرور عدة سنوات على نشرها، نجد أن حوالي ثلث الأبحاث الفلكية لم تحظَ بأي استشهادات ، بينما لم تحظَ سوى 2% من الأبحاث المستندة إلى بيانات هابل بأي استشهادات. في المتوسط، يحصل البحث المستند إلى بيانات هابل على ضعف عدد الاستشهادات التي تحظى بها الأبحاث المستندة إلى بيانات أخرى. ومن بين أكثر 200 بحث علمي استشهادًا، والتي تُنشر سنويًا، يستند حوالي 10% منها إلى بيانات هابل ^{[ 209 ] .}

على الرغم من أن تلسكوب هابل الفضائي قد ساهم بشكل واضح في البحث الفلكي، إلا أن تكلفته المالية كانت باهظة. فقد وجدت دراسة حول الفوائد الفلكية النسبية لأحجام التلسكوبات المختلفة أنه في حين أن الأبحاث التي تستند إلى بيانات تلسكوب هابل الفضائي تحظى بـ 15 ضعف عدد الاستشهادات التي تحظى بها الأبحاث التي تستخدم تلسكوبًا أرضيًا بقطر 4 أمتار (13 قدمًا) مثل تلسكوب ويليام هيرشل ، فإن تكلفة بناء تلسكوب هابل الفضائي وصيانته تبلغ حوالي 100 ضعف. ^{[ 210 ]}  

يُعدّ الاختيار بين بناء تلسكوبات أرضية أو فضائية أمرًا معقدًا. فحتى قبل إطلاق تلسكوب هابل، كانت تقنيات أرضية متخصصة، مثل قياس التداخل باستخدام قناع الفتحة، قد حققت صورًا بصرية وأشعة تحت الحمراء بدقة أعلى مما سيحققه هابل، وإن كانت هذه الدقة محدودة لأهداف أشد سطوعًا بنحو 10⁸ ^مرة من أضعف الأهداف التي رصدها هابل. ^{[ 211 ] [ 212 ]} ومنذ ذلك الحين، وسّعت التطورات في مجال البصريات التكيفية قدرات التصوير عالية الدقة للتلسكوبات الأرضية لتشمل تصوير الأجسام الخافتة بالأشعة تحت الحمراء. وتعتمد فائدة البصريات التكيفية مقارنةً برصد تلسكوب هابل الفضائي اعتمادًا كبيرًا على تفاصيل الأسئلة البحثية المطروحة. ففي نطاقات الضوء المرئي، لا تستطيع البصريات التكيفية تصحيح سوى مجال رؤية صغير نسبيًا، بينما يستطيع تلسكوب هابل إجراء تصوير بصري عالي الدقة على مجال أوسع. ^{[ 213 ]} علاوة على ذلك، يستطيع هابل تصوير المزيد من الأجسام الخافتة، نظرًا لتأثر التلسكوبات الأرضية بخلفية الضوء المتناثر الناتج عن الغلاف الجوي للأرض. ^{[ 214 ]}

إلى جانب نتائجها العلمية، قدم تلسكوب هابل إسهاماتٍ جليلة في هندسة الطيران والفضاء ، ولا سيما في أداء الأنظمة في المدار الأرضي المنخفض. وتعود هذه الإسهامات إلى عمر هابل الطويل في المدار، وأجهزته المتطورة، وإمكانية عودة أجزائه إلى الأرض لدراستها بتفصيل دقيق. وقد أسهم هابل بشكل خاص في دراسات سلوك هياكل الجرافيت المركبة في الفراغ، والتلوث البصري الناتج عن الغازات المتبقية وعمليات الصيانة البشرية، وأضرار الإشعاع التي تلحق بالإلكترونيات وأجهزة الاستشعار، والسلوك طويل الأمد للعزل متعدد الطبقات . ^{[ 215 ]} ومن الدروس المستفادة أن الجيروسكوبات المُجمَّعة باستخدام الأكسجين المضغوط لتوصيل سائل التعليق كانت عُرضةً للتلف بسبب تآكل الأسلاك الكهربائية. أما الآن، فتُجمَّع الجيروسكوبات باستخدام النيتروجين المضغوط. ^{[ 216 ]} ومن الدروس الأخرى أن الأسطح البصرية في المدار الأرضي المنخفض تتمتع بعمر افتراضي طويل بشكلٍ مُدهش؛ إذ كان من المتوقع أن يدوم هابل 15 عامًا فقط قبل أن تصبح مرآته غير قابلة للاستخدام، ولكن بعد 14 عامًا لم يُلاحظ أي تدهور يُذكر. ^{[ 119 ]} وأخيرًا، ساهمت مهمات صيانة تلسكوب هابل، ولا سيما تلك التي قامت بصيانة مكونات غير مصممة للصيانة في الفضاء، في تطوير أدوات وتقنيات جديدة للإصلاح في المدار. ^{[ 217 ]}

تم تخزين بيانات هابل في البداية على متن المركبة الفضائية. عند الإطلاق، كانت مرافق التخزين عبارة عن محركات أقراص شريطية تقليدية ، ولكن تم استبدالها بمرافق تخزين بيانات ذات حالة صلبة خلال مهمتي الصيانة  2 و3A. يرسل تلسكوب هابل الفضائي البيانات لاسلكيًا مرتين يوميًا تقريبًا إلى قمر صناعي ضمن نظام تتبع البيانات ونقلها المتزامن مع الأرض (TDRSS)، والذي بدوره يرسل البيانات العلمية إلى أحد هوائيي الميكروويف عاليي الكسب، بقطر 18 مترًا (60 قدمًا)، والموجودين في منشأة اختبار وايت ساندز في وايت ساندز، نيو مكسيكو . ^{[ 151 ]} ومن هناك، تُرسل البيانات إلى مركز عمليات تلسكوب الفضاء في مركز غودارد لرحلات الفضاء، ثم إلى معهد علوم تلسكوب الفضاء لأرشفتها. ^{[ 151 ]} يرسل تلسكوب هابل حوالي 140 جيجابت من البيانات أسبوعيًا. ^{[ 2 ]}

جميع صور تلسكوب هابل أحادية اللون ( تدرج الرمادي )، مُلتقطة عبر مجموعة متنوعة من المرشحات، يمرر كل منها أطوال موجية محددة من الضوء، ومُدمجة في كل كاميرا. تُنشأ الصور الملونة بدمج صور أحادية اللون منفصلة مُلتقطة عبر مرشحات مختلفة. يمكن لهذه العملية أيضًا إنشاء نسخ ملونة زائفة من الصور، بما في ذلك قنوات الأشعة تحت الحمراء وفوق البنفسجية، حيث تُعرض الأشعة تحت الحمراء عادةً باللون الأحمر الداكن، والأشعة فوق البنفسجية باللون الأزرق الداكن. ^{[ 219 ] [ 220 ]}

تُتاح جميع بيانات هابل في نهاية المطاف عبر أرشيف ميكولسكي لتلسكوبات الفضاء في معهد علوم تلسكوب الفضاء (STScI ) ^{[ 221 ]} ، ومركز بيانات الرصد الفلكي (CADC ) ^{[ 222 ]} ، ووكالة الفضاء الأوروبية ( ESA) ومركز علوم الفضاء الأوروبي (ESAC ) ^{[ 223 ]} . عادةً ما تكون البيانات ملكية خاصة (متاحة فقط للباحث الرئيسي (PI) وعلماء الفلك الذين يُعيّنهم) لمدة اثني عشر شهرًا من تاريخ جمعها. ويمكن للباحث الرئيسي التقدم بطلب إلى مدير معهد علوم تلسكوب الفضاء (STScI) لتمديد أو تقليص فترة الملكية في بعض الحالات ^{[ 224 ] .}

تُستثنى الملاحظات التي تُجرى خلال وقت تقدير المدير من فترة الاحتكار، وتُتاح للجمهور فورًا. كما تُتاح بيانات المعايرة، مثل صور الحقول المسطحة والإطارات المظلمة، للجمهور مباشرةً. جميع البيانات في الأرشيف بصيغة FITS ، وهي مناسبة للتحليل الفلكي ولكنها غير مخصصة للاستخدام العام. ^{[ 225 ]} يقوم مشروع هابل للتراث بمعالجة ونشر مجموعة مختارة من أبرز الصور بصيغتي JPEG و TIFF . ^{[ 226 ]}

تخضع البيانات الفلكية الملتقطة بكاميرات CCD لعدة خطوات معايرة قبل أن تصبح مناسبة للتحليل الفلكي. وقد طوّر معهد علوم تلسكوب الفضاء (STScI) برنامجًا متطورًا يُعاير البيانات تلقائيًا عند طلبها من الأرشيف باستخدام أفضل ملفات المعايرة المتاحة. هذه المعالجة الفورية تعني أن طلبات البيانات الكبيرة قد تستغرق يومًا أو أكثر للمعالجة والاستجابة. تُعرف عملية معايرة البيانات تلقائيًا باسم "تقليل خط الأنابيب"، وهي شائعة بشكل متزايد في المراصد الكبرى. يمكن لعلماء الفلك، إذا رغبوا، استرجاع ملفات المعايرة بأنفسهم وتشغيل برنامج تقليل خط الأنابيب محليًا. قد يكون هذا مرغوبًا عند الحاجة إلى استخدام ملفات معايرة أخرى غير تلك المختارة تلقائيًا. ^{[ 227 ]}

يمكن تحليل بيانات هابل باستخدام العديد من الحزم البرمجية المختلفة. يتولى معهد علوم تلسكوب الفضاء (STScI) صيانة برنامج نظام تحليل بيانات علوم تلسكوب الفضاء (STSDAS) المصمم خصيصًا لهذا الغرض، والذي يحتوي على جميع البرامج اللازمة لتشغيل عملية تقليل البيانات على ملفات البيانات الخام، بالإضافة إلى العديد من أدوات معالجة الصور الفلكية الأخرى، المصممة خصيصًا لتلبية متطلبات بيانات هابل. يعمل البرنامج كوحدة نمطية ضمن برنامج IRAF ، وهو برنامج شائع لتقليل البيانات الفلكية. ^{[ 228 ]}

احتفل تلسكوب هابل الفضائي بالذكرى السنوية العشرين لوجوده في الفضاء في 24 أبريل 2010. ولإحياء هذه المناسبة، نشرت وكالة ناسا ووكالة الفضاء الأوروبية ومعهد علوم تلسكوب الفضاء (STScI) صورة من سديم كارينا . ^{[ 235 ]}

احتفالاً بالذكرى الخامسة والعشرين لإطلاق تلسكوب هابل في الفضاء في 24 أبريل 2015، نشر معهد علوم تلسكوب الفضاء (STScI) صوراً لمجموعة ويسترلوند 2 ، الواقعة على بُعد حوالي 20,000 سنة ضوئية (6,100 فرسخ فلكي) في كوكبة كارينا، عبر موقعه الإلكتروني Hubble 25. ^{[ 236 ]} كما أنشأت وكالة الفضاء الأوروبية صفحة مخصصة لهذه المناسبة على موقعها الإلكتروني. ^{[ 237 ]} وفي أبريل 2016، نُشرت صورة احتفالية خاصة لسديم الفقاعة بمناسبة الذكرى السادسة والعشرين لإطلاق هابل. ^{[ 238 ]} 

يستخدم تلسكوب هابل الفضائي الجيروسكوبات لرصد وقياس أي دوران، مما يُمكّنه من تثبيت نفسه في مداره وتوجيهه بدقة وثبات نحو الأهداف الفلكية. يحتوي التلسكوب على ستة من هذه الجيروسكوبات الحساسة لمعدل الدوران. يتطلب التشغيل عادةً ثلاثة جيروسكوبات؛ إذ يُمكن إجراء عمليات الرصد باستخدام اثنين أو واحد، ولكن ستكون مساحة السماء التي يُمكن رصدها محدودة نوعًا ما، وستكون عمليات الرصد التي تتطلب توجيهًا دقيقًا للغاية أكثر صعوبة. ^{[ 239 ]} في عام 2018، كانت الخطة تقضي بالتحول إلى وضع جيروسكوب واحد في حال كان عدد الجيروسكوبات العاملة أقل من ثلاثة. تُعدّ الجيروسكوبات جزءًا من نظام التحكم في التوجيه، الذي يستخدم خمسة أنواع من أجهزة الاستشعار (أجهزة استشعار مغناطيسية، وأجهزة استشعار بصرية، والجيروسكوبات) ونوعين من المحركات ( عجلات رد الفعل ومحركات عزم الدوران المغناطيسية ). ^{[ 47 ]}

بعد كارثة كولومبيا عام 2003، لم يكن واضحًا إمكانية إجراء مهمة صيانة أخرى، وعاد القلق بشأن عمر الجيروسكوبات، فقام المهندسون بتطوير برمجيات جديدة لأنماط تشغيل الجيروسكوبين والجيروسكوب الواحد لزيادة عمرها الافتراضي إلى أقصى حد. وقد تكللت الجهود بالنجاح، وفي عام 2005، تقرر التحول إلى نمط الجيروسكوبين في عمليات التلسكوب الاعتيادية كوسيلة لإطالة عمر المهمة. تم التحول إلى هذا النمط في أغسطس 2005، ليصبح لدى هابل جيروسكوبان قيد الاستخدام، واثنان احتياطيان، واثنان معطلان. ^{[ 240 ]} وتعطل جيروسكوب آخر عام 2007. ^{[ 241 ]}

بحلول موعد مهمة الإصلاح النهائية في مايو 2009، والتي تم خلالها استبدال جميع الجيروسكوبات الستة (بزوجين جديدين وزوج مُجدد)، لم يتبقَّ سوى ثلاثة منها تعمل. وقد حدد المهندسون أن أعطال الجيروسكوبات ناجمة عن تآكل الأسلاك الكهربائية التي تُغذي المحرك، والذي بدأ بفعل الهواء المضغوط بالأكسجين المستخدم في توصيل سائل التعليق الكثيف. ^{[ 216 ]} تم تجميع نماذج الجيروسكوبات الجديدة باستخدام النيتروجين المضغوط ^{[ 216 ]} وكان من المتوقع أن تكون أكثر موثوقية. ^{[ 242 ]} في مهمة الصيانة لعام 2009، تم استبدال جميع الجيروسكوبات الستة، وبعد ما يقرب من عشر سنوات، لم يتعطل سوى ثلاثة جيروسكوبات، وذلك فقط بعد تجاوز متوسط ​​وقت التشغيل المتوقع للتصميم. ^{[ 243 ]}

من بين الجيروسكوبات الستة التي استُبدلت عام ٢٠٠٩، كان ثلاثة منها من التصميم القديم المعرض لعطل في الأسلاك المرنة، وثلاثة من التصميم الجديد ذي العمر الافتراضي الأطول. تعطل أول جيروسكوب من الطراز القديم في مارس ٢٠١٤، والثاني في أبريل ٢٠١٨. وفي ٥ أكتوبر ٢٠١٨، تعطل آخر جيروسكوب من الطراز القديم، وتم تشغيل أحد الجيروسكوبات الجديدة من وضع الاستعداد. إلا أن هذا الجيروسكوب الاحتياطي لم يعمل ضمن الحدود التشغيلية فورًا، فتم وضع المرصد في وضع "السلامة" بينما حاول العلماء إصلاح المشكلة. ^{[ ٢٤٤ ] [ ٢٤٥ ]} غردت وكالة ناسا في ٢٢ أكتوبر ٢٠١٨ بأن "معدلات الدوران التي ينتجها الجيروسكوب الاحتياطي قد انخفضت وأصبحت الآن ضمن النطاق الطبيعي. ستُجرى اختبارات إضافية للتأكد من قدرة تلسكوب هابل على استئناف العمليات العلمية باستخدام هذا الجيروسكوب." ^{[ ٢٤٦ ]}

كان الحل الذي أعاد الجيروسكوب الاحتياطي الجديد إلى نطاق التشغيل، والذي تم الإبلاغ عنه على نطاق واسع، هو "إيقاف تشغيله ثم إعادة تشغيله". ^{[ 247 ]} تم إجراء "إعادة تشغيل" للجيروسكوب، لكن ذلك لم يُجدِ نفعًا، وكان الحل النهائي للعطل أكثر تعقيدًا. عُزي العطل إلى عدم تجانس في السائل المحيط بالعوامة داخل الجيروسكوب، أي وجود فقاعة هواء. في 18 أكتوبر 2018، وجّه فريق عمليات هابل المركبة الفضائية إلى سلسلة من المناورات، بتحريكها في اتجاهين متعاكسين للتخفيف من عدم التجانس. فقط بعد هذه المناورات، ومجموعة أخرى من المناورات في 19 أكتوبر، عمل الجيروسكوب ضمن نطاقه الطبيعي. ^{[ 248 ]}

ساهمت مهمات الصيانة السابقة في استبدال الأجهزة القديمة بأخرى جديدة، مما حال دون حدوث أعطال وأتاح إجراء أنواع جديدة من الأبحاث العلمية. وبدون مهمات الصيانة، ستتعطل جميع الأجهزة في نهاية المطاف. في أغسطس/آب 2004، تعطل نظام الطاقة الخاص بمطياف التصوير الفضائي (STIS)، مما أدى إلى توقف الجهاز عن العمل. كانت الإلكترونيات في الأصل ذات نظام احتياطي كامل، ولكن المجموعة الأولى منها تعطلت في مايو/أيار 2001. ^{[ 249 ]} تم إصلاح مصدر الطاقة هذا خلال مهمة الصيانة  الرابعة في مايو/أيار 2009. ^{[ 250 ]}

وبالمثل، تعطلت الإلكترونيات الأساسية للكاميرا الرئيسية في نظام المسح المتقدم (ACS) في يونيو 2006، وتعطل مصدر الطاقة للإلكترونيات الاحتياطية في 27 يناير 2007. ^{[ 251 ]} كانت قناة حجب أشعة الشمس (SBC) فقط هي القابلة للتشغيل باستخدام إلكترونيات الجانب 1. أُضيف مصدر طاقة جديد لقناة الزاوية العريضة خلال المهمة الفضائية الرابعة (SM 4)، لكن الاختبارات السريعة كشفت أن ذلك لم يُحسّن أداء قناة الدقة العالية. ^{[ 252 ]} أُعيد تشغيل قناة المجال العريض (WFC) بواسطة مهمة STS-125 في مايو 2009، لكن قناة الدقة العالية (HRC) لا تزال خارج الخدمة. ^{[ 253 ]}

في 8 يناير 2019، دخل تلسكوب هابل في وضع أمان جزئي بعد الاشتباه بوجود مشاكل في مكونات جهازه الأكثر تطورًا، وهو كاميرا المجال الواسع 3. وأفادت ناسا لاحقًا أن سبب وضع الأمان في الجهاز هو رصد مستويات جهد خارج النطاق المحدد. وفي 15 يناير 2019، أوضحت ناسا أن سبب العطل هو مشكلة برمجية، حيث لم تكن البيانات الهندسية في دوائر القياس عن بُعد دقيقة. بالإضافة إلى ذلك، احتوت جميع بيانات القياس عن بُعد الأخرى في تلك الدوائر على قيم خاطئة، مما يشير إلى أن المشكلة كانت في القياس عن بُعد وليست في مصدر الطاقة. بعد إعادة ضبط دوائر القياس عن بُعد واللوحات المرتبطة بها، عاد الجهاز للعمل. وفي 17 يناير 2019، عاد الجهاز إلى وضعه الطبيعي، وفي اليوم نفسه أكمل أولى عمليات الرصد العلمي. ^{[ 254 ] [ 255 ]}

يدور تلسكوب هابل حول الأرض في طبقات الغلاف الجوي العليا شديدة الرقة، ومع مرور الوقت يتلاشى مداره بفعل مقاومة الهواء . إذا لم يُعاد تنشيطه ، فسيعود إلى الغلاف الجوي للأرض في غضون عقود، ويتوقف التاريخ الدقيق على مدى نشاط الشمس وتأثيرها على طبقات الغلاف الجوي العليا. في حال هبط هابل بشكل غير مُتحكم فيه، فمن المُحتمل أن تنجو أجزاء من مرآته الرئيسية وهيكله الداعم، مما يُعرّضه لخطر التلف أو حتى وقوع وفيات بشرية. ^{[ 267 ]} في عام 2013، توقع نائب مدير المشروع، جيمس جيليتيك، أن هابل قد يستمر في العمل حتى العقد الثالث من القرن الحادي والعشرين. ^{[ 4 ]} بناءً على النشاط الشمسي ومقاومة الغلاف الجوي، أو انعدامها، سيحدث دخول طبيعي للغلاف الجوي لتلسكوب هابل بين عامي 2028 و2040. ^{[ 4 ] [ 268 ]} في يونيو 2016، مددت وكالة ناسا عقد خدمة تلسكوب هابل حتى يونيو 2021. ^{[ 269 ]} ثم مُدد لاحقًا حتى يونيو 2026. ^{[ 270 ]}

خلال التخطيط لمهمة الصيانة  الرابعة، نظرت ناسا في استخدام وحدة دفع لإخراج القمر الصناعي من المدار (PDM) لتوفير دخول مُتحكم به، لكنها اختارت في النهاية نهجًا مختلفًا. ^{[ 271 ]} في عام 2009، وكجزء من مهمة الصيانة الرابعة، وهي آخر مهمة صيانة لمكوك الفضاء، قامت ناسا بتركيب آلية الالتقاط الناعم (SCM) لتمكين إخراج القمر الصناعي من المدار إما عن طريق مهمة مأهولة أو آلية. تُشكل آلية الالتقاط الناعم، إلى جانب نظام الملاحة النسبية (RNS) المُثبت على المكوك لجمع البيانات "لتمكين ناسا من دراسة خيارات متعددة لإخراج تلسكوب هابل من المدار بأمان"، نظام الالتقاط الناعم والالتقاء (SCRS). ^{[ 131 ] [ 272 ]}

اعتبارًا من عام 2017كانت إدارة ترامب تدرس اقتراحًا من شركة سييرا نيفادا لاستخدام نسخة مأهولة من مركبتها الفضائية دريم تشيسر لصيانة تلسكوب هابل في وقت ما خلال العقد الحالي، وذلك لاستمرار قدراته العلمية وكضمانة ضد أي أعطال قد تطرأ على تلسكوب جيمس ويب الفضائي. ^{[ 273 ]} وفي عام 2020، صرّح جون غرونسفيلد بأن مركبة سبيس إكس كرو دراغون أو أوريون قد تُجري مهمة صيانة أخرى في غضون عشر سنوات. وأضاف أنه على الرغم من أن التكنولوجيا الروبوتية ليست متطورة بما يكفي بعد، إلا أنه من خلال زيارة مأهولة أخرى، "يمكننا إبقاء هابل يعمل لعقود أخرى" باستخدام أجهزة جيروسكوبية وأدوات جديدة. ^{[ 274 ]}

اقترح رائد الفضاء الخاص الملياردير جاريد إسحاقمان تمويل مهمة صيانة باستخدام مركبة فضائية تابعة لشركة سبيس إكس. ورغم أن ذلك قد يوفر على ناسا مبالغ طائلة، إلا أن سبيس إكس وناسا اختلفتا حول مخاطر المهمة. ^{[ 275 ]} في سبتمبر 2022، وقّعت ناسا وسبيس إكس اتفاقية قانون الفضاء لدراسة إمكانية إطلاق مهمة كرو دراغون لصيانة تلسكوب هابل ورفعه إلى مدار أعلى، مما قد يمدد عمره الافتراضي لعشرين عامًا أخرى. ^{[ 276 ]} كان من الممكن أن تكون هذه المهمة الثانية ضمن برنامج بولاريس ، ولكن بحلول يونيو 2024، رفضت ناسا مهمة الصيانة الخاصة بسبب الأضرار المحتملة التي قد تلحق بالمرصد. ^{[ 277 ] [ 278 ] [ 279 ]}

لا يوجد بديل مباشر لتلسكوب هابل كتلسكوب فضائي للأشعة فوق البنفسجية والضوء المرئي، لأن التلسكوبات الفضائية المتاحة حاليًا لا تغطي نطاق أطوال موجات هابل (من الأشعة فوق البنفسجية القريبة إلى الأشعة تحت الحمراء القريبة)، بل تركز على نطاقات الأشعة تحت الحمراء البعيدة. تُفضل هذه النطاقات لدراسة الأجرام ذات الانزياح الأحمر العالي ودرجة الحرارة المنخفضة، وهي أجرام أقدم وأبعد في الكون. كما يصعب أو يستحيل دراسة هذه الأطوال الموجية من الأرض، مما يبرر تكلفة التلسكوب الفضائي. تستطيع التلسكوبات الأرضية الكبيرة تصوير بعض الأطوال الموجية نفسها التي يصورها هابل، وتتفوق عليه أحيانًا في الدقة باستخدام البصريات التكيفية ، ولديها قدرة أكبر بكثير على تجميع الضوء، ويمكن ترقيتها بسهولة أكبر، لكنها لا تستطيع حتى الآن مجاراة دقة هابل الممتازة على مجال رؤية واسع مع خلفية الفضاء المظلمة للغاية. ^{[ 213 ] [ 214 ]}

تبلورت خطط إنشاء تلسكوب فضائي خلفًا لتلسكوب هابل في مشروع تلسكوب الفضاء من الجيل التالي، والذي تُوِّج بخطط تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST)، الخليفة الرسمي لتلسكوب هابل. ^{[ 280 ]} يختلف تلسكوب جيمس ويب الفضائي اختلافًا كبيرًا عن تلسكوب هابل المكبَّر، فهو مصمم للعمل في درجات حرارة أبرد وعلى مسافة أبعد من الأرض عند نقطة لاغرانج L2 ، حيث يقل التداخل الحراري والبصري من الأرض والقمر. لم يُصمَّم ليكون قابلاً للصيانة بشكل كامل (مثل استبدال الأجهزة)، ولكن يتضمن تصميمه حلقة إرساء لتمكين زيارات المركبات الفضائية الأخرى. ^{[ 281 ]} يتمثل أحد الأهداف العلمية الرئيسية لتلسكوب جيمس ويب الفضائي في رصد أبعد الأجرام في الكون، والتي تتجاوز قدرة الأجهزة الحالية. ومن المتوقع أن يرصد نجومًا في الكون المبكر أقدم بحوالي 280  مليون سنة من النجوم التي يرصدها تلسكوب هابل الفضائي حاليًا. ^{[ 282 ]} يُعدّ التلسكوب ثمرة تعاون دولي بين وكالة ناسا ووكالة الفضاء الأوروبية ووكالة الفضاء الكندية منذ عام 1996، ^{[ 283 ]} وقد أُطلق في 25 ديسمبر 2021 على متن صاروخ أريان 5. ^{[ 284 ]} على الرغم من أن تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST) هو في الأساس أداة تعمل بالأشعة تحت الحمراء، إلا أن نطاق تغطيته يمتد إلى 600  نانومتر من الضوء، أو ما يُقارب اللون البرتقالي في الطيف المرئي. تستطيع العين البشرية العادية رؤية  الضوء حتى طول موجي يبلغ حوالي 750 نانومتر، لذا يوجد بعض التداخل مع أطول نطاقات الأطوال الموجية المرئية، بما في ذلك الضوء البرتقالي والأحمر. ^{[ 285 ]}

كان مرصد هيرشل الفضائي التابع لوكالة الفضاء الأوروبية ، والذي أُطلق في 14 مايو 2009، تلسكوبًا مكملاً لتلسكوبي هابل وجيمس ويب الفضائي، حيث رصد أطوال موجية أطول. ومثل جيمس ويب الفضائي، لم يُصمم هيرشل للصيانة بعد الإطلاق، وكان مزودًا بمرآة أكبر بكثير من مرآة هابل، ولكنه كان يرصد فقط في نطاق الأشعة تحت الحمراء البعيدة والموجات دون المليمترية . وكان يحتاج إلى غاز الهيليوم للتبريد، والذي نفد منه في 29 أبريل 2013. ^{[ 286 ]}

تشمل المفاهيم الأخرى لتلسكوبات الفضاء المتقدمة للقرن الحادي والعشرين تلسكوب LUVOIR ( المستكشف البصري بالأشعة فوق البنفسجية والأشعة تحت الحمراء الكبير )، ^{[ 288 ]} وهو تلسكوب فضائي بصري مُصمم مبدئيًا بقطر يتراوح بين 8 و16.8 مترًا (310 إلى 660 بوصة)، والذي إذا تم تنفيذه، فسيكون خليفةً مباشرًا لتلسكوب هابل الفضائي، مع القدرة على رصد وتصوير الأجرام السماوية في أطوال الموجات المرئية وفوق البنفسجية والأشعة تحت الحمراء، بدقة أفضل بكثير من تلسكوب هابل أو تلسكوب سبيتزر الفضائي. اقترح التقرير التخطيطي النهائي، الذي أُعدّ للمسح العشري لعلم الفلك والفيزياء الفلكية لعام 2020 ، تاريخ إطلاق في عام 2039. ^{[ 289 ]} أوصى المسح العشري في نهاية المطاف بدمج أفكار LUVOIR مع مقترح مرصد الكواكب الخارجية الصالحة للسكن لتصميم تلسكوب رائد جديد بقطر 6 أمتار، يمكن إطلاقه في أربعينيات القرن الحالي. ^{[ 290 ]}

تستطيع التلسكوبات الأرضية الحالية، بالإضافة إلى العديد من التلسكوبات العملاقة المقترحة ، أن تتفوق على تلسكوب هابل الفضائي من حيث قدرة تجميع الضوء وحدود الانعراج بفضل مراياها الأكبر حجمًا، إلا أن عوامل أخرى تؤثر على أداء التلسكوبات. ففي بعض الحالات، قد تتمكن من مضاهاة أو حتى تجاوز دقة هابل باستخدام البصريات التكيفية. ومع ذلك، فإن استخدام البصريات التكيفية على التلسكوبات العاكسة الأرضية الكبيرة لن يجعل هابل والتلسكوبات الفضائية الأخرى عتيقة. إذ تعمل معظم أنظمة البصريات التكيفية على تحسين وضوح الصورة ضمن مجال ضيق جدًا: فكاميرا لاكي كام ، على سبيل المثال، تُنتج صورًا فائقة الوضوح بعرض يتراوح بين 10 و20 ثانية قوسية فقط، بينما تُنتج كاميرات هابل صورًا فائقة الوضوح عبر مجال يبلغ 150 ثانية قوسية (دقيقتان ونصف قوسي). علاوة على ذلك، تستطيع التلسكوبات الفضائية دراسة الكون عبر الطيف الكهرومغناطيسي بأكمله، والذي يحجب الغلاف الجوي للأرض معظمه. وأخيرًا، تكون السماء الخلفية في الفضاء أغمق منها على الأرض، لأن الهواء يمتص الطاقة الشمسية خلال النهار ثم يطلقها في الليل، مما ينتج عنه توهج جوي خافت ولكنه واضح يحجب الأجرام الفلكية ذات التباين المنخفض. ^{[ 291 ]}

اليسار: صورة التقطها تلسكوب هابل (2017) مقابل اليمين: صورة التقطها تلسكوب ويب (2022) ^{[ 292 ]}

الحقل العميق – عنقود المجرات SMACS J0723.3-7327 . ^{[ 293 ] [ 294 ] [ 295 ]}