1、第一次维护任务
在设计上，哈勃空间望远镜必须定期的进行维护，但是在镜子的问题明朗化之后，第一次的维护就变得非常重要，因为航天员必须全面性的进行望远镜光学系统安装和校正的工作。被选择执行任务的七位航天员，接受近百种被专门设计的工具使用的密集训练。由奋进号在1993年12月的STS-61航次中，于10天之中重新安装了几件仪器和其它的设备。
最重要的是以COSTAR修正光学组件取代了高速光度计，和广域和行星照相机由第二代广域和行星照相机与内部的光学更新系统取代。另外，太阳能板和驱动的电子设备、四个用于望远镜定位的陀螺仪、二个控制盘、二个磁力计和其它的电子组件也被更换。望远镜上携带的计算器也被更新升级，由于高层稀薄的大气仍有阻力，在三年内逐渐衰减的轨道也被提高了。
在1994年的1月13日，美国国家航空暨太空总署宣布任务获得完全的成功，并显示出许多新的。这次承担的任务非常复杂，共进行了五次航天飞机船舱外的活动，它的回响除了对美国国家航空暨太空总署给予极高的评价外，也带给天文学家一架可以充分胜任太空任务的望远镜。
后续的维修任务没有如此的戏剧化，但每一次都给哈勃空间望远镜带来了新的能力。
2、第二次维护任务
第二次维护任务由发现号在1997年2月的STS-82航次中执行，以太空望远镜影像摄谱仪（STIS）和近红外线照相机和多目标分光仪（NICMOS）替换掉戈达德高解析摄谱仪（GHRS）和暗天体摄谱仪（FOS）；以一台新的固态记录器替换工程与科学录音机，修护了绝热毯和再提升哈勃的轨道。近红外线照相机和多目标分光仪包含由固态氮做成的吸热器以减少来自仪器的热噪声，但在安装之后，部分来自吸热器的热扩散却意料之外的进入光学挡板，这额外增加的热量导致仪器的寿命由原先期望的45年缩短为2年。
3、第三次维护任务(3A)
在六台陀螺仪中的三台故障之后（第4台在任务之前几个星期故障，使望远镜不能胜任执行科学观察），第三次维护任务仍然由发现号在1999年12月的STS-103航次中执行。在这次维护中更换了全部的六台陀螺仪，也更换了一个精细导星传感器和计算器，安装一套组装好的电压/温度改善工具（VIK）以防止电池的过热，并且更换绝热的毯子。新的计算器是能在低温辐射下运作的英特尔486，可以执行一些过去必须在地面处理的与宇宙飞船有关的计算工作。
4、第四次维护任务(3B)
第四次维护任务由哥伦比亚号在2002年3月的STS-109航次中执行，以先进巡天照相机（ACS）替换了暗天体照相机（FOC），并且查看了冷却剂已经在1999年耗尽的近红外线照相机和多目标分光仪（NICMOS）。更换了新的冷却系统之后，虽然还不能达到原先设计时预期的低温，但已经冷到足以继续工作了。
在这次任务中再度更换了太阳能板。新的太阳能板是为铱卫星发展出来的，大小只有原来的三分之二，除了可以有效的减少稀薄大气层带来的阻力，还能多供应30%的动力。这多出来的动力使得哈勃空间望远镜上所有的仪器可以同时运作，并且因为较为柔软，还消除了老旧的太阳能板因为进出阳光照射区域会产生震动的问题。为了改正继电器迟滞的问题，哈勃的配电系统也被更新了。这是哈勃空间望远镜升空之后，首度能完全的应用所获得的电力。其中影响最大的两架仪器，先进巡天照相机和近红外线照相机和多目标分光仪，在2003至2004年间共同完成了哈勃超深空视场。
5、 最后的维护任务
美国当地时间2009年5月19日，美国“亚特兰蒂斯”号航天飞机上的宇航员完成了对哈勃太空望远镜的最后一次维护工作后，将其“释放”回工作岗位。如果没有问题的话，这将是哈勃太空望远镜的最后一次维修。
1990年发射哈勃望远镜，如果没有再提升来增加轨道高度，阻力会迫使望远镜在2010年 重返大气层。服役年限大概为20年
哈勃望远镜的传奇一生（二）——治疗“近视”
你有没有盯着夜空，想知道近距离看宇宙是什么样子的？我们大多数人被迫只用眼睛凝视星空，在广阔的黑夜中寻找针刺般的光线。即使你足够幸运地能够接触到地面望远镜，其清晰度取决于云层和天气等大气因素，但它仍然无法提供这些令人惊叹的天体应有的清晰度。
1946年，一位名叫小莱曼·斯皮策（Lyman Spitzer Jr）的天体物理学家提出，太空中的望远镜将比任何地面望远镜更清晰地显示遥远物体的图像。这听起来很合乎逻辑，对吧？但这是一个令人愤慨的想法，因为当时还没有人向外太空发射火箭。
随着美国太空计划在1960年代和1970年代的成熟，斯皮策游说美国宇航局和国会开发太空望远镜。1975年，欧洲航天局（ESA）和美国宇航局开始为其起草初步计划，1977年，国会批准了必要的资金。美国宇航局将洛克希德导弹公司（现为洛克希德·马丁公司）命名为承包商，建造望远镜及其支持系统，并对其进行组装和测试。
这架著名的望远镜以美国天文学家 埃德温·哈勃（Edwin Hubble ）的名字命名，他对遥远星系中变星的观测证实了宇宙正在膨胀，并支持了大爆炸理论。
由于1986年的挑战者号灾难，哈勃太空望远镜在长时间的延迟之后，于1990年4月24日搭载在发现号航天飞机上进入轨道。自发射以来，哈勃望远镜重塑了我们对太空的看法，科学家们根据望远镜对重要事物的清晰发现撰写了数千篇论文，比如宇宙的年龄、巨大的黑洞或恒星在死亡的痛苦中的样子。
在本文中，我们将讨论哈勃望远镜如何记录外太空以及允许它这样做的仪器。我们还将讨论古老的望远镜/航天器在此过程中遇到的一些问题。
COSTAR拯救了这一天
在1990年部署后，天文学家几乎立即发现了他们心爱的15亿美元，435英尺（133米）望远镜的问题。他们在天空中的新拖拉机拖车大小的眼睛无法正确聚焦。他们意识到望远镜的主镜被磨到了错误的尺寸。虽然镜子中的缺陷 - 大约相当于人类头发厚度的五十分之一 - 对我们大多数人来说似乎非常微小，但它导致哈勃太空望远镜遭受球面像差并产生模糊的图像。当然，天文学家并没有花数年时间在望远镜上工作，只是为了满足于外太空的不起眼的快照。
科学家们提出了一种名为 COSTAR （ 校正光学太空望远镜轴向更换 ）的替代"隐形"镜片来修复HST中的缺陷。COSTAR由几个小镜子组成，这些镜子将拦截来自有缺陷的镜子的光束，修复缺陷并将校正后的光束传递给镜子焦点处的科学仪器。
NASAASTRONAUTS和工作人员花了11个月的时间为有史以来最具挑战性的太空任务之一做准备。最后，在1993年12月，奋进号航天飞机上的七名男子发射火箭进入太空，执行HST的首次维修任务。
机组人员花了一周时间进行所有必要的维修，当望远镜在维修任务后进行测试时，图像得到了极大的改善。如今，放置在HST中的所有仪器都内置了针对反射镜缺陷的校正光学元件，不再需要COSTAR。
不过，哈勃望远镜比COSTAR还有更多，我们接下来将讨论其中的一些关键部分。
HST 剖析
像任何望远镜一样，HST有一个长管，一端打开，让光线进入。它有镜子来聚集并将光线带到其"眼睛"所在的焦点。HST有几种类型的"眼睛"，以各种仪器的形式出现。就像昆虫能看到紫外线，或者我们人类能看到可见光一样，哈勃望远镜也必须能够看到从天而降的各种类型的光。
具体来说，哈勃望远镜是一个 卡塞格林反射望远镜 。这只是意味着光线通过开口进入设备，并从主镜反射到次镜。次镜反过来将光线通过主镜中心的孔反射到主镜后面 的焦点 。如果你画出入射光的路径，它会像字母"W"，除了有三个向下的驼峰而不是两个。
在焦点处，较小的半反射半透明镜子将入射光分配到各种科学仪器。（我们将在下一节中详细讨论这些工具。正如你可能已经猜到的那样，这些不仅仅是普通的镜子，你可能会凝视着它们来欣赏你的倒影。
HST的镜子由玻璃制成，并涂有纯铝（百万分之三英寸厚）和氟化镁（百万分之一英寸厚）层，以使其反射可见光，红外线和紫外线。主镜直径为 79 英尺（24 米），次镜直径为 10 英尺（03 米）。
接下来，我们将讨论哈勃在射入望远镜後如何处理所有光。
哈勃的科学仪器：WFPC2、NICMOS和STIS
通过观察天体的不同波长或光谱，您可以辨别其许多属性。为此，HST配备了几种科学仪器。每种仪器都使用 电荷耦合器件 （ CCD ）而不是照相胶片来捕获光线。CCD检测到的光被转换为数字信号，这些信号存储在机载计算机中并中继到地球。然后将数字数据转换为令人惊叹的照片。让我们看一下每种仪器如何为这些图像做出贡献。
宽视场和行星相机2 （ WFPC2 ）是哈勃的主要"眼睛"或相机。它借助四个排列成"L"形的CCD芯片来捕捉光线 - 三个低分辨率，宽视场CCD芯片，以及一个高分辨率行星相机CCD芯片。所有四个芯片同时暴露在目标上，目标图像以所需的CCD芯片为中心。这只眼睛可以看到可见光和紫外线，并且可以通过各种滤光片拍摄图像，以制作自然的彩色，例如这个众所周知的鹰星云图像。
通常，星际气体和尘埃会阻挡我们对来自各种天体的可见光的视野。没问题：哈勃望远镜可以看到隐藏在尘埃和气体中的物体的红外光或热量。为了看到这种红外光，HST有三个灵敏的相机，组成了 近红外相机和多物体光谱仪 （ NICMOS ）。
除了照亮天体之外，从该物体发出的光还可以揭示它的组成。特定的颜色告诉我们存在哪些元素，每种颜色的强度告诉我们该元素存在多少。 太空望远镜成像光谱仪 （ STIS ）将入射光的颜色分开，就像棱镜形成彩虹一样。
除了描述化学成分外，光谱还可以传达天体的温度，密度和运动。如果物体正在移动，化学指纹可能会向光谱的蓝色端（向我们移动）或红色端（远离我们）移动。不幸的是，STIS在2004年失去了电力，从那以后一直处于非活动状态。
继续阅读，找出哈勃望远镜的伸缩套筒上还有哪些其他科学仪器。
哈勃的科学仪器：ACS和FGS
在2002年2月的一次维修任务中，宇航员增加了 高级测量相机 （ ACS ），使哈勃望远镜的视野增加了一倍，并取代了作为HST长焦镜头的微弱物体相机。
ACS可以看到可见光，它的安装是为了帮助绘制暗物质的分布，探测宇宙中最遥远的物体，寻找大质量行星并检查星系团的演化。科学家估计它将持续五年，就在2007年1月，由于电力短缺，它的三台相机中的两台瘫痪了。
哈勃太空望远镜的示意图。将鼠标悬停在"望远镜功能"上以检查每个功能。注： 2002 年，"微弱物体相机"被"高级测量相机"取代。
HST上的最终仪器是其 精细制导传感器 （ FGS ），它指向望远镜并精确测量恒星的位置和直径，以及双星的分离。哈勃望远镜总共有三个这样的传感器。两个指向望远镜并将其固定在目标上，在目标附近的HST场中寻找"引导"恒星。当每个FGS找到一颗导星时，它会锁定它并将信息反馈给HST转向系统，以使该导星保持在其领域内。当两个传感器在操纵望远镜时，一个传感器可以自由地进行 天体测量（恒星 位置）。天体测量对于探测行星很重要，因为轨道行星会导致母星在天空中移动时摆动。
这些仪器的多次维修以及一些补充，计划在2009年初的下一次维修任务中进行。
现在你知道哈勃是如何拍摄所有这些照片的了。接下来，我们将了解哈勃作为宇宙飞船的其他生命。
哈勃的航天器系统：发电和与地面控制对话
哈勃不仅仅是一个拥有高度专业化科学仪器的望远镜。它也是一艘宇宙飞船。因此，它必须具有力量，与地面沟通并能够改变其态度（方向）。
HST上的所有仪器和计算机都需要电力。两块大型太阳能电池板履行了这一职责。每个翼状面板可以将太阳的能量转化为2，800瓦的电力。当HST处于地球的阴影中时，存储在机载电池中的能量可以维持望远镜75小时。
除了发电之外，HST还必须能够与地面上的控制器通信，以中继数据并接收下一个目标的命令。为了进行通信，HST使用一系列称为 跟踪和数据中继卫星（TDRS）系统的中继卫星 。目前，在天空的不同位置有五颗TDRS卫星。
哈勃望远镜的通信过程也得到了两台主计算机的帮助，这两台计算机安装在科学仪器舱上方的望远镜管周围。一台计算机与地面通信以传输数据并接收命令。另一台计算机负责控制HST和各种内务管理功能。哈勃望远镜在紧急情况下也有备用计算机。
但是，检索数据时使用了什么呢？收集这些信息后会发生什么？位于望远镜上的四个天线在哈勃和马里兰州格林贝尔特戈达德太空飞行中心的飞行操作团队之间发送和接收信息。收到信息后，戈达德将其发送到马里兰州的太空望远镜科学研究所（STScI），在那里它被翻译成波长或亮度等科学单位。
接下来了解哈勃望远镜如何导航。
哈勃的航天器系统：引导和聚焦天空之眼
哈勃望远镜每97分钟绕地球旋转一次，因此很难将注意力集中在目标上。三种机载系统允许望远镜固定在物体上：陀螺仪，我们在上一节中讨论的精细制导传感器和反作用轮。
陀螺仪跟踪哈勃望远镜的粗略运动。像指南针一样，它们感知到它的运动，告诉飞行计算机哈勃已经远离目标。然后，飞行计算机计算哈勃必须移动多少和向哪个方向移动才能保持在目标上。然后，飞行计算机指示反作用轮移动望远镜。
哈勃的精细制导传感器通过瞄准引导恒星来帮助望远镜固定在目标上。三个传感器中的两个在各自的视野内围绕目标找到引导星。一旦找到，它们就会锁定引导星，并将信息发送到飞行计算机，以使引导星保持在视野范围内。传感器比陀螺仪更灵敏，但陀螺仪和传感器的组合可以使HST固定在目标上数小时，尽管望远镜的轨道运动。
HST不能像大多数卫星那样使用火箭发动机或气体推进器进行转向，因为废气会盘旋在望远镜附近，并使周围的视野变得模糊。相反，HST 的反作用轮 朝向三个运动方向（x / y / z或俯仰/滚动/偏航）。反作用轮是飞轮，就像离合器中的飞轮一样。当HST需要移动时，飞行计算机会告诉一个或多个飞轮旋转哪个方向以及旋转速度，从而提供动作力。根据牛顿第三运动定律（对于每个动作，都有一个相等且相反的反应），HST沿飞轮的相反方向旋转，直到到达目标。
哈勃望远镜的局限性
尽管HST负责无数令人难以置信的图像和发现，但它确实有一些局限性。
其中一个限制是HST无法观测太阳，因为强烈的光和热会炸毁其敏感的仪器。因此，HST始终指向远离太阳的地方。这也意味着哈勃望远镜也无法观测到水星、金星和某些靠近太阳的恒星。
除了物体的亮度，哈勃的轨道也限制了可以看到的东西。有时，天文学家希望哈勃望远镜观测到的目标在哈勃轨道运行时会受到地球本身的阻碍。这可以限制观察给定对象所花费的时间。
最后，HST穿过 范艾伦辐射带 的一部分，来自太阳风的带电粒子被地球磁场捕获。这些遭遇会导致高背景辐射，从而干扰仪器的探测器。在这些时期，望远镜不可能进行观测。
接下来，了解天空中巨大天文台的未来。
哈勃望远镜计划：最终维修任务和更换
目前，哈勃望远镜的未来有点不确定。最后一次维修任务定于2008年10月10日进行。然而，由于飓风艾克席卷德克萨斯州，休斯顿的任务控制中心被迫撤离，美国宇航局失去了一周的准备时间。
然后，亚特兰蒂斯号航天飞机将于2008年10月14日爆炸，载着七名宇航员完成任务 - 这段旅程需要11天，并将望远镜的寿命延长到至少2013年。
然而，在2008年9月29日，由于严重故障，美国宇航局将最终任务推迟到2009年初的某个时候。哈勃的指挥和数据处理仪器发生了故障，它只是停止捕获和发送产生我们熟悉和喜爱的深空图像所需的数据。
当亚特兰蒂斯号最终发射时，NASA可能会发送故障部件的替换部件。然而，在此之前，NASA必须测试更换部件并培训宇航员如何安装它。与此同时，该机构还试图激活命令和数据处理系统的备用通道，以便望远镜可以恢复传输数据。
哈勃之后的生活计划是什么？
哈勃的继任者詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）以前美国宇航局局长詹姆斯·韦伯的名字命名，将研究宇宙 历史 的每个阶段。从距离地球约100万英里（160万公里）的轨道上，望远镜将揭示有关恒星诞生，其他太阳系和星系以及我们自己的太阳系演化的信息。
为了实现这些引人入胜的发现，JWST将主要依靠四种科学仪器：近红外（IR）相机，近红外多目标光谱仪，中红外仪器和可调谐滤光片成像仪。
JWST以前被称为"下一代太空望远镜"，计划于2013年发射，一直是美国宇航局，欧洲航天局和加拿大航天局之间的国际合作。
但在我们转向JWST并忘记哈勃望远镜之前，也许辛勤工作的望远镜值得一试。由于哈勃望远镜无与伦比的发现，每个人都可以欣赏到地球大气层之外的迷人图像。
哈勃“复活”了，600亿元的韦伯望远镜还香不香？
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。
上期链接： 哈勃望远镜的传奇一生（一）
上期回顾：为了更美的星空，为了宇宙的奥秘，人类研究空间望远镜的可能性，并最终研制了第一个大型空间望远镜——哈勃望远镜。在哈勃望远镜的立项、研制和发射过程中，几次面临困境，都顽强地渡过。他艺术品般的外观下凝结着当时人类的尖端科技和智慧。当哈勃望远镜在万众期待中，终于翱翔太空，一次致命打击也即将来临。
1990年4月25日，当“发现号”航天飞机成功将哈勃望远镜放入太空，全世界都期待着他硕大的“眼睛”所看到的宇宙图像。5月20日，哈勃望远镜向地面传回了第一张照片，给所有人浇了一桶冷水，照片成像质量远远没有达到设计要求。通过对哈勃望远镜进行不断调焦，依然得不到清晰的图像，说明光学系统存在严重的问题。点光源的影像被扩散成超过直径1弧秒（1度的1/3600）的圆，而设计要求是集中在直径01 弧秒（1度的1/36000）之内。 奋斗了多年，人们惊讶地发现哈勃望远镜竟然是个近视眼。这意味着25亿美元的投入，制造出来的也许只是废物，这次的打击是致命的。
为了诊断问题的原因，美国国家航空航天局进行了全面深入的调查，确认主镜存在球面像差，也就是说主镜的形状被磨错了，镜面边缘弧度比设计的平了一些，与需要的位置差了约22微米，大概是头发丝直径的1/50。 这个误差虽然看起来微小，可对于哈勃望远镜这样高精度的设备来说是灾难性的。来自镜面边缘的反射光，不能聚集在与中央的反射光相同的焦点上，导致了图像的模糊不清。
在进一步的调查中，确定了错误是如何发生的。调查发现珀金埃尔默使用的零校正器在装配上发生了错误，它的向场透镜位置偏差了 13 毫米。零校正器是用来校正镜子磨制误差的，它的位置偏差直接就导致镜子磨制的偏差。而零校正器的位置偏差只是由于错误地在装配中增加垫片而导致的。你是否还记得， 上期 中说到“挑战者号”航天飞机失事的原因是一个O形橡胶环失效导致的。 航天是一个风险极大，要求极其细致可靠的领域，一个橡胶环、一枚垫片、一颗螺丝，甚至一根多余的头发都有可能决定最终的成败。
这一切本来还有两次挽救的机会。在抛光镜子的期间，珀金埃尔默公司使用另外二架零校正器，两者正确地都显示镜子有球面像差。而珀金埃尔默公司武断地认为这二架零校正器的精确度不如主要的设备，而忽略了测试的结果。在光学系统制作完成后，本该将光学系统组装起来测试整体成像精度，但由于成本、进度等多方面原因而没有进行测试。导致问题带到了太空，造成了难以挽回的后果。 有句话叫：没有测量就没有管理，没有反馈就没有目标。及时并正确地测量，及时并正确地反馈，真正实现目标管理，无论在哪里都是确定成败的。
如果主角换成是其它的航天器，故事到此也就结束了，结局是这个悲剧给人们留下永远的遗憾。可咱们说的是传奇的哈勃望远镜， 故事远远还没结束，而是刚刚开始 。你是否还记得， 上期 中说到哈勃望远镜采用了航天飞机的方案，这个决策是极其英明的。在一开始的设计上，航天飞机就扮演着哈勃空间望远镜的定期维护者。为了保障15年的设计寿命，航天飞机大约每3年就要去太空对哈勃望远镜进行一次全面的修理。现在是该航天飞机再次登场了。
1993年12月，“奋进号”航天飞机升空，于10天之中对哈勃望远镜进行了仪器和设备的更换。其中最重要的操作是用两个：1、更换新的广域和行星相机，在相机内部对球面像差进行校正；2、光轴补偿校正光学组件取代了高速光度计，在外部对其他现有仪器的球面像差进行校正。 这两个操作为哈勃望远镜戴上了“眼镜”，解决了“近视”问题。 另外，太阳帆板和驱动的电子设备、四个用于望远镜定位的陀螺仪、二个动量轮、二个磁力计和其他的电子组件也被更换。望远镜上携带的计算机也被更新升级。由于高层稀薄的大气仍有阻力，在三年内逐渐衰减的轨道也被提高了。
在维修过程中发生过一个小插曲，在顺利更换陀螺仪之后，最后关舱门时遇到了很大困难。当时情况很紧急，如果不能尽快关上舱门，哈勃望远镜的内部温度将会失控，导致仪器损坏。好在经过1个多小时的紧张努力，终于把门栓锁住，没有造成严重后果。
失重环境下穿着舱外航天服修理如此精密的科学仪器，挑战是史无前例的，对于宇航员的要求极高，不亚于做一台高难度的外科手术。 其一，宇航员穿着笨重的宇航服， 行动很不方便 ；其二，哈勃望远镜上的设备是精密昂贵且脆弱的， 稍有不慎就可能报废 ；其三，所有的操作都是在 失重状态下 ，让操作与用力手法和地面完全不同；其四，宇航员与真空环境之间只隔了宇航服，由于操作不慎导致宇航服破损，或者被微流星等击中，都 有可能丧命 ；其五，哈勃望远镜在600公里轨道高度，他所经历的“一天”时间为90分钟，也就是15小时会快速经历一次白天和黑夜， 光照条件及温度都变化剧烈 ，无论对于宇航员还是哈勃望远镜都是极大的考验 。 为了应对挑战，这些宇航员都在林顿·约翰逊太空中心的2万立方米的水池中进行模拟失重的太空作业，面对全尺寸的哈勃望远镜实物模型，使用近百种特别为此次任务所设计的工具，进行高强度密集训练。
1994年1月13日，美国国家航空航天局召开了记者招待会，宣布在首次维修任务中安装在哈勃望远镜上的新光学系统成功修正了主镜的球面像差问题，使哈勃望远镜的图像清晰度达到预期。这可以看做是美国国家航空航天局重获新生的一次宣言。由于在研制过程中，对哈勃望远镜主镜的质量管理未能尽到应尽的职责，错失了在地面发现问题并解决的机会，让美国国家航空航天局饱受非议。如果没能修理好哈勃望远镜，不但会让NASA难以自保，可能还会严重影响后续人类探索太空的预算拨款，后续的大型空间望远镜项目都将面临搁浅。 哈勃望远镜能正常工作的消息令人极其振奋， 这是一个历史性里程碑，如同伽利略开启现代观测天文学一般，哈勃望远镜即将把人类对宇宙的认识带入崭新时代。
从这之后，航天飞机定期发射太空，对哈勃望远镜进行维修。这些维修任务主要可以分成两类： 第一类维修任务是对于科学仪器进行升级替换 ，直接提升科学生产力； 第二类维修任务是对于哈勃望远镜平台维护系统的更换 ，主要是替换掉已经故障的设备，并升级一些新技术的设备，让哈勃望远镜能更好地支持科学研究。每次经过航天飞机维修，哈勃望远镜就如同经历了一次重生，脱胎换骨变得更强大。
1997年2月11日至21日， “发现号”航天飞机进行了第二次维护任务 。其中第一类维修任务是：以空间望远镜影像摄谱仪（STIS）和近红外线照相机及多目标分光仪（NICMOS）替换掉戈达德高解析摄谱仪（GHRS）和暗天体摄谱仪（FOS）。第二类维修任务是以一台新的固态记录器替换工程与科学纪录器，修护了绝热毯和再提升哈勃的轨道。
近红外线照相机及多目标分光仪需要探测红外光，对热控要求很高，包含由固态氮做成的吸热器以减少来自仪器的热噪声。这次出现了一个小意外，部分来自吸热器的热扩散进入光学挡板，这额外增加的热量导致仪器的寿命由原先期望的45年缩短为2年。
1999年11月13日，在第四个陀螺仪发生故障后， 哈勃望远镜进入一种被称为“安全模式”的休眠状态 。哈勃在船上有六个陀螺仪，但需要至少三个才能准确地指向和观测。在安全模式下，哈勃望远镜将停止进行新的科学观测，而是进入保障能源和通信安全的状态。
为了能够尽快修复哈勃望远镜，重启科学观测， 美国国家航空航天局紧急启动了第三次维修任务 。12月19日至27日，“发现号”航天飞机再次受命升空，取得圆满成功。在这次维护中更换了全部的六台陀螺仪，也更换了一个精细制导传感器和功能更强大的计算机，安装了一套组装好的电压/温度改善工具（VIK）以防止电池的过热，并且更换了绝热毯。新的计算机是能在低温和辐射条件下运作的英特尔486，可以执行一些过去必须在地面处理的与太空船有关的计算工作。
第四次维护任务由“哥伦比亚号”航天飞机在2002年3月1日至12日完成。任务中以先进巡天照相机（ACS）替换了暗天体照相机（FOC）。这个最新安装的先进巡天照相机具备广阔的视野、卓越的图像质量和精确的灵敏度， 具有10倍于它所取代的相机的科研能力 。为近红外线照相机及多目标分光仪（NICMOS）更换了新的冷却系统，虽然还不能达到原先设计时预期的低温，但已经冷到足以继续工作了。
在这次任务中再度更换了太阳能板。新的太阳能板是为铱卫星发展出来的，大小只有原来的三分之二， 除了可以有效的减少稀薄大气层带来的阻力，还能多供应30%的电力 。这多出来的动力使得哈勃空间望远镜上所有的仪器可以同时运作，其中影响最大的两架仪器，先进巡天照相机和近红外线照相机和多目标分光仪，在2003至2004年间共同完成了哈勃超深空视场，在一小片星域拍摄到了近10000个星系，震惊了全世界。
通过之前四次维修，哈勃望远镜就如同经历了四次脱胎换骨般的重生。每次维修都给哈勃望远镜带来了新的能力，使得哈勃能一直处于天文观测的最前线，满足全世界天文学家的科研需求。维修是哈勃望远镜能“永葆青春”、持续做出新发现的关键。
下期预告：第四次维修任务一年后，“哥伦比亚号”航天飞机失事，美国国家航空航天局宣布取消哈勃的第五次维修任务。哈勃望远镜的命运就这样结束，还是会有新的转机？敬请期待“ 火星茶馆 ”下一期。
在太空中如何修理出了故障的航天器？
服役了30多年的哈勃太空望远镜载荷计算机突然故障，无法再工作，变成太空中的一个“铁疙瘩”，让世界天文学家捶胸顿足。
以前有航天飞机的时候，哈勃太空望远镜故障维修和模块升级更换都不是难事，但自从2011年航天飞机退役以后，哈勃太空望远镜就失去了太空维修的可能。哈勃望远镜最后一次大修是2009年，至今已经过去12年。
对于本次哈勃望远镜故障的原因，技术人员分析了很久。起初以为是计算机内存老化，结果切换到备用内存，故障仍然存在，这意味着故障并不是内存引起的。
经过不断摸索，维修人员终于发现故障点， 出现在确保计算机提供稳定电压的 功率控制单元（PCU）上。
由于地面没有重置PCU的命令，所以地面人员只能切换到拥有PCU 模块的备用 SI C&DH 单元。当切换步骤完成以后，哈勃望远镜的载荷计算机终于成功启动，并进入正常操作模式。
看来“哈勃”虽老，但尚能继续工作。作为太空的“不死鸟”，哈勃太空望远镜对人类太空的认知贡献了太多。它的继承者“韦伯太空望远镜”，计划2014年发射， 然而到现在还“赖”在地上。
将运行在距离地球150万公里外的韦伯太空望远镜，造价接近100亿美元的，主镜直径达到65米，是所有天基望远镜最最大的，受光面积是哈勃望远镜的5倍！
正是由于技术复杂、造价昂贵，且上天后无法维护，所以设计、制造过程必须确保万无一失，所以它的不断推迟在一定程度上也是可以接受的。
哈勃望远镜的故障，让人们对韦伯望远镜发射的期待热情再次点燃。不过现在哈勃望远镜恢复工作了，韦伯望远镜是否又有理由继续推迟了？
这个应该不会了，毕竟韦伯望远镜远比哈勃强大，看得更远，并且已经完成最后的测试。据了解，韦伯太空望远镜已经打包运往南美法属圭亚那库鲁圭亚那太空中心，预计在今年11月，它将在这里由Ariane 5火箭发射升空，执行它的使命。
有了韦伯太空望远镜，人类将看到宇宙的更深处，了解宇宙诞生之初的情景。这一场在时空深处的视觉盛会，即将由“韦伯”给我们带来。
也更加期待着，我国巡天舱的发射！
美国宇航局决定放弃哈勃望远镜第五次维修的原因是什么
如同飞机、汽车等会发生故障一样，航天器同样也会出现各种各样的毛病。然而，远在地球上空400～500千米处飞行的“患病”航天器能不能修理呢回答是肯定的，派航天飞机去修。
航天飞机本身就是绕地飞行的航天器，它所处的高度和速度跟那些出了问题在轨道上游荡的航天器几乎相同，加上它又具有能改变自己绕地轨道的轨道机动辅助发动机、控制飞行姿势的反作用控制发动机、抓取卫星的遥控机械手等精良设备，所以它就有可能飞到那些发生故障的航天器身旁去进行修理。
1992年5月14日，美国“奋进号”航天飞机将一颗2年前发射的因火箭发动机故障未进入预定轨道的“国际通信卫星6号F3”救了回来。给它安装了一个新火箭发动机，直接弹射入太空，使卫星进入预定轨道。这颗价值157亿美元的卫星终于得以重新“就业”。
1993年12月，美国“奋进号”航天飞机对哈勃望远镜进行了修理。哈勃望远镜升空以后，科学家发现它发回的图像模糊，没有达到预期的效果。原来它的主镜磨坏了一点。以后又发现它的太阳能电池板出了问题，计算机的数据存储器也相继失灵。
于是，“奋进号”的机械臂把“哈勃”抓进了航天飞机，航天员为它更换了零件，并安装了一个新型的行星照相机等。这些修理工作进行了7天，修复后的哈勃望远镜比修复前分辨率大大提高，可见到暗10～15倍的天体。
哈勃望远镜的传奇一生（三）——人民英雄
“发现”号航天飞机在佛罗里达州卡纳维尔角太空发射场安全降落后，美国宇航局的航天飞机副项目经理勒罗伊·凯恩(LeroyCain)说：“我认为只有接下来的发射任务能与这次飞行器降落相媲美。因此我们非常期待能早些实施维修哈勃太空望远镜的任务。”美国宇航局会在31日把“亚特兰蒂斯”号航天飞机运往海边的39A发射台。担任营救飞机的“奋进”号会时刻做好出发准备，一旦“亚特兰蒂斯”号出现意外，飞机严重受损，无法安全把7名宇航员送回地球时，“奋进”号就会实施营救工作。
hst是什么意思？
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前期链接： 哈勃望远镜的传奇一生（一） 、 哈勃望远镜的传奇一生（二）
上期回顾： 当哈勃望远镜终于得偿所愿，翱翔太空后，人们却惊讶地发现他是个“ 近视眼” 。造成这个灾难的原因只是主镜多磨了22微米，约是头发丝直径的1/50。在多种方案讨论后，最终“奋进号”航天飞机对哈勃展开了 一次史无前例的太空维修，并且大获成功 。此后，航天飞机大约每3年就会升空去对哈勃进行一次大维修大升级。通过一共四次维修任务， 哈勃望远镜不断脱胎换骨，天文观测能力一直超越任何地面望远镜十倍以上 。 第四次维修任务结束不久，哈勃望远镜又将再一次站在悬崖边，接受命运的考验。
哈勃望远镜在第四次维修后再次迸发了新生，虽然即将在2005年到达15年的设计寿命，但哈勃未现疲态，依然争分夺秒开展最高水平的天文观测。就在所有人都预期将会有第五次维修，保证哈勃能继续前行时，一场巨大的变故来临。
2003年2月1日，也就是哈勃第四次维修任务完成一年后，“哥伦比亚号”航天飞机在太空进行为期15天的任务后重新进入地球大气层时解体，造成机上所有7名宇航员丧生。这场悲剧再次沉重打击了美国航天业。2004年4月24日，在这场悲剧发生一年之后，也正是哈勃升空14年纪念日当天，出于宇航员安全和经费方面的考虑，美国国家航空航天局宣布取消哈勃的第五次维修任务。 这对哈勃是致命的，如果没有航天飞机更换设备，哈勃将在大约3、4年后因所有陀螺仪失效以及电池耗尽而“丧生”。
2005年8月31日，哈勃望远镜的运营团队为延长哈勃寿命做出了最后努力，关闭了三个陀螺仪中的一个，使望远镜进入双陀螺操作模式，以保持第三陀螺的使用寿命，来延长哈勃的科学观测。哈勃似乎进入了生命的最后阶段，等待他的是缓慢而不可避免的冰冷死亡。
哈勃望远镜在这个时代是一个独特的存在，他是一件科学仪器，却拥有明星一般的知名度。人类一直通过他那集中在可见光波段附近的极强“视力”，身临其境般地看到了广阔深远、璀璨夺目、绚烂多姿的星空。这些图像不但让天文学家如获至宝，也让普通大众也如痴如醉，产生无限遐想。现在互联网上绝大部分美丽星空的都是来源于哈勃，甚至由此还产生一个美术门派——太空美术。 10多年的时间里，他的知名度超越了科学边界，也超越了美国国界，在普及天文知识和影响大众方面，具有其它天文仪器望尘莫及的影响力，被科学家和大众当成知名人士对待。
当美国国家航空航天局宣布取消哈勃的第五次维修任务时，大概也意料不到自己设计并发射的哈勃望远镜有这么大的公众影响力。 取消维修任务的消息在公众中引起轩然大波。 美国公众开始大量给美国总统和国会议员写信，表示不能接受取消维修的决定。在强烈的公众压力下，国会议员向美国国家航空航天局施压，要求修复哈勃望远镜。
2006年10月31日，当美国国家航空航天局新任局长迈克尔·格里芬 宣布将进行第五次哈勃维修时 ， 全场起立为这个激动人心的决定而鼓掌 。上一次经费被彻底删除，是天文学家的呼声和集体行动，拯救了尚在怀胎中的哈勃；而这次是公众的呼声和集体行动，拯救了年迈的哈勃。 社会文明的发展并不只是极少数社会精英的责任，而是多数人进步的体现，哪怕只是都向前迈出了一小步。哈勃望远镜启迪了公众在宇宙认知上的进步，反过来他也得到了公众的尊重和爱戴。
在经历的“哥伦比亚号”航天飞机失事后，为避免航天飞机出现不可修复的损伤时而没有应对措施，美国国家航空航天局要求将国际空间站作为航天飞机的避难所。值得一提的是，国际空间站与哈勃望远镜是很有渊源的。国际空间站之所以能成为现实，正是利用了维修哈勃积累的大量太空操作经验。航天飞机要能在需要避难时抵达国际空间站，意味着执行任务的轨道要与国际空间站的轨道相近（轨道高度400公里，轨道倾角5165度）。而哈勃望远镜的轨道高度是550公里，倾角是285度。 这两个轨道相差太远，航天飞机没有能力从哈勃的轨道飞到国际空间站的轨道。但为了维修哈勃，美国国家航空航天局开出例外。
航天飞机面临的最大威胁是太空垃圾，而在哈勃望远镜的轨道附近有着各种各样的太空垃圾。而另一个意外更加加剧了本来就让人担忧的风险。2009年2月10日，美国的铱星33号和俄罗斯的宇宙2251两颗卫星发生了碰撞，产生了19万块直径超过10厘米的太空垃圾。 这些太空垃圾在轨道上高速飞行，速度是战斗机的10倍以上，一旦发生碰撞，后果不堪设想。
其实哈勃第五次维修的最初计划是于2008年10月14日发射。可就在发射前两周，哈勃望远镜再次进入安全模式，经调查确定是由于哈勃的数据处理系统出现严重故障，无法正常存储观测数据并传回地球。为了应对这个突发故障，维修计划只能推迟到2009年5月，以留出时间研制可更换的设备。没想到，这一次推迟却等来了卫星相撞的坏消息。
经过评估，航天飞机在哈勃维修期间遭受空间碎片撞击的概率为1/185，这个风险概率高于美国国家航空航天局制订的1/200的安全标准。通过修改方案，让航天飞机采用倒飞姿态保护机头和机翼，维修完成后迅速降低高度，脱离危险区，能将风险降为1/229，勉强符合标准。同时，由于没有国际空间站作为避难所，为了在发生意外情况下，能对航天飞机进行及时救援。 方案安排了另一架航天飞机在地面整装待命，随时准备发射支援。
终于，一切都安排好了，只等发射的到来。
美国东部时间2009年5月11日14点01分，“亚特兰提斯号”航天飞机从佛罗里达州肯尼迪航天中心发射升空， 开始哈勃望远镜的第五次，也是最后一次维修的征程 。 这次牵动亿万人心的维修被称为有史以来最具挑战性和风险的一次太空行走 ，5次出舱，每次都在6小时以上。为了保证万无一失，“奋进号”航天飞机整装待命，随时准备营救。
为了观看发射，10000多名观众放下当天的工作，甚至前一晚就没有睡觉，很早就来到肯尼迪航天中心发射台旁边5公里远的观测位置。世界各地的新闻媒体也来到现场，拉开架势，随时报道现场出现的新闻。 全世界都在关注哈勃的最后一次维修。
下期预告：随着“亚特兰提斯号”航天飞机顺利升空，史无前例的巨大挑战即将来临。宇航员将会遇到哪些意外状况？哈勃望远镜能否完成修复升级计划？敬请期待“ 火星茶馆 ”下一期。
哈勃空间望远镜（英语：Hubble Space Telescope，缩写：HST）是以美国天文学家爱德温·哈勃为名，于1990年4月24日成功发射，位于地球的大气层之上的光学望远镜。
2019年5月，哈勃太空望远镜科学家公布了最新的宇宙照片——“哈勃遗产场”(HLF)，这是迄今最完整最全面的宇宙图谱，由哈勃在16年间拍摄的7500张星空照片拼接而成，包含约265000个星系，其中有些已至少133亿岁“高龄”，对其进行研究有助于科学家深入了解更早的宇宙历史。
2021年6月19日，据法新社报道，美国宇航局NASA表示，已经观测宇宙30多年的哈勃太空望远镜过去几天处于停机状态，原因是一个有效载荷计算机从13日起停止了工作。
价值意义
哈勃望远镜于1990年发射，20多年来，一直在源源不断地将美丽的宇宙图像传回地球。（央广网）
哈勃太空望远镜升空27年以来，取得了许多突破性发现，不断带给我们惊喜，让我们有幸能触碰亿万光年外的神秘。（中国青年网 评）
截至2015年3月，哈勃太空望远镜已经环绕地球飞行25年，它捕捉到的照片正从根本上改变着我们对宇宙的认识。（新华网）
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