17世紀(jì)初，一位名叫漢斯·利比史的荷蘭磨鏡工人偶然發(fā)現(xiàn)，通過兩個(gè)放在同一條線上的透鏡望去，遠(yuǎn)處的景物看上去近了許多。于是，他把透鏡裝進(jìn)一個(gè)直筒，從此發(fā)明了望遠(yuǎn)鏡。后來，意大利科學(xué)家伽利略用他設(shè)計(jì)的望遠(yuǎn)鏡對準(zhǔn)頭頂?shù)囊箍?，驚奇地看到了月球的環(huán)形山。

望遠(yuǎn)鏡用于天文觀測的實(shí)踐，促進(jìn)了天文望遠(yuǎn)鏡的發(fā)展。然而，由于地球大氣層的遮擋，地基天文望遠(yuǎn)鏡的觀測能力和效果一直受到很大影響，一位美國天文學(xué)家曾遺憾地說：“在地面上觀測行星非常費(fèi)勁，就好像是從湖底看飛鳥一樣困難?！睘榇?，科學(xué)家們多年來一直在尋找一種能使望遠(yuǎn)鏡擺脫大氣層遮擋的辦法。

如果把天文望遠(yuǎn)鏡搬到太空去，不就能揭去大氣在望遠(yuǎn)鏡上形成的那層面紗嗎？于是，從1976年起美國的科學(xué)家們開始設(shè)計(jì)制造一種大型空間望遠(yuǎn)鏡。及至20世紀(jì)80年代中期，這種令人贊嘆不已的空間望遠(yuǎn)鏡已經(jīng)出現(xiàn)在人們面前。

空間望遠(yuǎn)鏡是航天技術(shù)和現(xiàn)代天文學(xué)的完美結(jié)晶，是世界上最先進(jìn)的天文觀測儀器。它長14米，直徑4.28米，總重12噸，造價(jià)15億美元，設(shè)計(jì)壽命15年。整個(gè)望遠(yuǎn)鏡由光學(xué)部分、科學(xué)儀器和輔助系統(tǒng)3大部分組成。其中，光學(xué)部分包括一個(gè)2.4米口徑的主反射鏡和一個(gè)0.3米口徑的副反射鏡。為了磨制兩個(gè)鏡片，美國珀金·埃爾墨公司花費(fèi)了400多萬個(gè)工時(shí)。兩個(gè)反射鏡用超低膨脹系數(shù)的玻璃制成，鏡片表面先后鍍覆了非常薄的鋁膜和氟化鎂，因而鏡面比一般鏡片亮得多。

科學(xué)儀器包括廣角行星照像機(jī)、暗弱天體照像機(jī)、暗弱天體攝譜儀、戈達(dá)德高分辨率攝譜儀和高速光度計(jì)等。輔助系統(tǒng)包括兩塊11.8米×2.4米的太陽能電池板和兩副對稱安裝在鏡筒上的高增益拋物面天線等部件。

空間望遠(yuǎn)鏡的“視力”非常驚人，相當(dāng)于人眼視力的40億倍。以前，美國帕洛馬山天文臺的海爾望遠(yuǎn)鏡可用口徑5米多的“巨眼”看到遠(yuǎn)在20億光年的天體，而空間望遠(yuǎn)鏡的口徑雖然只有2.4米，但它的觀測能力卻達(dá)140億光年，是海爾望遠(yuǎn)鏡的7倍。海爾望遠(yuǎn)鏡只能看到23等的暗弱天體，相當(dāng)于看到3000米以外一支燃燒的蠟燭；而空間望遠(yuǎn)鏡卻可以看到29等的暗弱天體，就是說它可以看到一支遠(yuǎn)在500千米處的蠟燭。另外，空間望遠(yuǎn)鏡的分辨率也是地基望遠(yuǎn)鏡無法匹敵的，它能從華盛頓看到15000千米外悉尼一只繭火蟲發(fā)出的光亮，或從地球上看到月球上一支手電筒發(fā)出的閃光。因此可以說，空間望遠(yuǎn)鏡是世界上一只視力最好的“眼睛”，如果僅用“千里眼”形容就太委屈它了。

空間望遠(yuǎn)鏡肩負(fù)著天文學(xué)家們賦予的9大任務(wù)，即測定宇宙距離、測定宇宙年齡、分析宇宙的命運(yùn)、觀測星系的演化、尋找地球外的行星系、探測黑洞、觀測類星體究竟是什么、考察太陽系和探測恒星的起源。

空間望遠(yuǎn)鏡原名“軌道天文觀測器”，以后才改名為“哈勃”，以紀(jì)念觀測宇宙學(xué)的開創(chuàng)者和星際天文學(xué)的奠基人、美國的天文學(xué)家埃德溫·哈勃。

由于哈勃空間望遠(yuǎn)鏡體積過于龐大，只能用航天飛機(jī)發(fā)射?？墒牵檬露嗄?，“哈勃”原計(jì)劃1986年發(fā)射升空，可是當(dāng)年1月28日發(fā)生了挑戰(zhàn)者號航天飛機(jī)爆炸事件，原計(jì)劃被迫推遲，人們只好先把它封存在倉庫里。

推遲發(fā)射期間，科學(xué)家們趁機(jī)對望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行了多項(xiàng)技術(shù)改進(jìn)：為了保證生存能力，改進(jìn)了安全系統(tǒng)；為了保證可靠性和長壽命，更換了裝鏡7年以上的電子部件；更換了供電量更大且不易老化的新型太陽能電池板，用長壽命鎳氫蓄電池替代了鎳鎘電池。這樣一來，加上保管費(fèi)用在內(nèi)，哈勃空間望遠(yuǎn)鏡的造價(jià)又增加了6億美元。

經(jīng)過5年的苦苦等待之后，哈勃空間望遠(yuǎn)鏡終于盼來了飛向太空的一天。然而，發(fā)射前它又經(jīng)歷了兩次險(xiǎn)情。發(fā)射時(shí)間原定于1990年4月10日，可是在發(fā)射前4分鐘，用于發(fā)射望遠(yuǎn)鏡的發(fā)現(xiàn)號航天飛機(jī)一號輔助動(dòng)力裝置突然出現(xiàn)故障，發(fā)射被迫推遲。在推遲發(fā)射后的兩個(gè)星期里，科學(xué)家最擔(dān)心望遠(yuǎn)鏡的鏡面落上灰塵顆粒，或者在更換輔助動(dòng)力裝置時(shí)，肼燃料造成侵蝕現(xiàn)象。為了確保部件安全，工程師們拆下了廣角行星照像機(jī)上的反射鏡，送往噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室檢查。同時(shí)，還拆下了6個(gè)鎳氫蓄電池，送到電池實(shí)驗(yàn)室充電。4月24日，發(fā)現(xiàn)號再次準(zhǔn)備發(fā)射。誰知，計(jì)算機(jī)在倒計(jì)時(shí)至31秒時(shí)又停了下來，原因是一套新的計(jì)算機(jī)軟件導(dǎo)致航天飛機(jī)外掛燃料貯箱的液氧閥門未關(guān)閉。在排除計(jì)算機(jī)軟件故障后，地面人員重新發(fā)送指令，這一次閥門正常關(guān)閉了，于是倒計(jì)時(shí)重新開始。

1990年4月24日，美國東部時(shí)間上午8時(shí)33分，發(fā)現(xiàn)號航天飛機(jī)從肯尼迪航天中心發(fā)射升空。此次飛行的代號為STS-31，是發(fā)現(xiàn)號航天飛機(jī)的第10次飛行和美國航天飛機(jī)的第35次飛行。

為了釋放哈勃空間望遠(yuǎn)鏡，發(fā)現(xiàn)號進(jìn)入了一條534千米×533千米的軌道，這是自阿波羅載人登月計(jì)劃以來美國載人航天飛行所達(dá)到的最高軌道。飛行的第二天，即4月25日美國東部時(shí)間7時(shí)45分，發(fā)現(xiàn)號飛經(jīng)卡納維拉爾角上空。這時(shí)，飛行任務(wù)專家史蒂文·霍利操縱航天飛機(jī)的機(jī)械臂，將哈勃空間望遠(yuǎn)鏡抓出貨艙。同時(shí)，戈達(dá)德航天中心的控制人員發(fā)出計(jì)算機(jī)指令，使太陽能電池板的支撐件達(dá)到正確位置。11時(shí)25分，望遠(yuǎn)鏡左側(cè)太陽能電池板開始伸展，5分20秒后達(dá)到了預(yù)定長度。但是，右側(cè)太陽能電池板在伸展時(shí)卻遇到了麻煩。13時(shí)48分，右側(cè)太陽能電池板開始伸展，但僅伸展了幾英寸就停止不動(dòng)了。故障發(fā)生后25分鐘，戈達(dá)德航天中心第二次向望遠(yuǎn)鏡發(fā)出伸展指令。誰知，這次伸展了30秒鐘又停止了。直到第三次發(fā)出指令后，右側(cè)太陽能電池板才伸展到正確位置。至此， 5名航天員的心才放了下來。

15時(shí)39分，發(fā)現(xiàn)號位于東太平洋加拉帕戈斯群島上空。此時(shí)，它頭朝太陽，尾部朝向地球，做好了釋放哈勃空間望遠(yuǎn)鏡的準(zhǔn)備。在結(jié)束了姿態(tài)調(diào)整，并經(jīng)地面控制人員檢查確認(rèn)沒有問題后，霍利小心翼翼地操縱機(jī)械臂，把望遠(yuǎn)鏡釋放到茫茫太空中。30秒后，指令長施賴弗啟動(dòng)望遠(yuǎn)鏡上的推力器，使它以每秒0.18米的速度飛離航天飛機(jī)。

4月29日，成功完成哈勃空間望遠(yuǎn)鏡釋放任務(wù)的發(fā)現(xiàn)號航天飛機(jī)平安返回，降落在愛德華茲空軍基地。

4月27日，地面控制人員發(fā)出了開啟望遠(yuǎn)鏡鏡頭門的指令，可是由于鏡頭門開啟時(shí)震動(dòng)過大，鏡載計(jì)算機(jī)系統(tǒng)立即采取安全保護(hù)措施，中斷了開啟程序。直到5月2日，控制人員才成功地打開了鏡頭門。接著，戈達(dá)德航天中心的控制人員連續(xù)36小時(shí)向望遠(yuǎn)鏡發(fā)送指令，引導(dǎo)它正確定位，并對準(zhǔn)目標(biāo)星進(jìn)行聚焦，準(zhǔn)備拍攝第一幅照片。這時(shí)，哈勃空間望遠(yuǎn)鏡定位在一條610千米高的軌道上，開始了太空觀測的生涯。

5月20日，哈勃空間望遠(yuǎn)鏡第一次睜開“慧眼”，對準(zhǔn)一個(gè)距地球1260光年的星團(tuán)，然后用廣角行星照相機(jī)拍攝了第一張照片，緊接著又拍攝了第2張。兩個(gè)小時(shí)后，地面控制中心收到了這兩張照片?？茖W(xué)家們說，照片的清晰度比預(yù)想的高二三倍。可是好景不長。6月底，當(dāng)?shù)孛婵刂迫藛T調(diào)整望遠(yuǎn)鏡，試圖對一顆恒星聚焦時(shí)，卻怎么也得不到清晰的圖像。事后，馬歇爾航天中心和戈達(dá)德航天中心的工程師用兩個(gè)星期時(shí)間，全面檢測了望遠(yuǎn)鏡的聚焦功能，最后找到了故障原因。原來，哈勃空間望遠(yuǎn)鏡這個(gè)昂貴和精密的天文儀器竟然存在致命的球面像差問題，就是說它原本是一只看不清東西的“近視眼”。對此，華盛頓大學(xué)空間政策研究所所長哀嘆道：“這真是遭透了！”

哈勃空間望遠(yuǎn)鏡的事故震驚了美國國會(huì)。有些議員認(rèn)為，這一故障有可能影響國會(huì)對航宇局空間探索計(jì)劃的支持。對此，航宇局一面應(yīng)付國會(huì)的指責(zé)，一面成立了一個(gè)以噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室主任為組長的調(diào)查小組對事故展開調(diào)查。

經(jīng)過一個(gè)多月的調(diào)查，美國航宇局終于查明了哈勃空間望遠(yuǎn)鏡“近視”的原因。原來，闖下大禍的是一個(gè)名叫反射式零值校準(zhǔn)器的圓柱形儀器，它的用途是確定主鏡片的形狀，要求誤差不得超過千分之一毫米，而實(shí)際上誤差竟超過了１毫米，結(jié)果主鏡片邊緣部分被多磨去了0.002毫米。別看這個(gè)誤差僅有人頭發(fā)絲的二十五分之一，卻險(xiǎn)些使哈勃空間望遠(yuǎn)鏡變成一個(gè)太空廢物。

對于哈勃空間望遠(yuǎn)鏡的“眼疾”，科學(xué)家們不會(huì)袖手旁觀。故障發(fā)生后，他們馬上研究制定了緊急“冶療方案”。接著，美國航宇局從1992年底開始了緊張的修復(fù)準(zhǔn)備工作。在近一年的時(shí)間里，航天員們在水下進(jìn)行了累計(jì)400個(gè)小時(shí)的失重訓(xùn)練，以及太空行走等科目的練習(xí)。

一切準(zhǔn)備就緒后，1993年12月2日，7名航天員乘奮進(jìn)號航天飛機(jī)升空，執(zhí)行哈勃空間望遠(yuǎn)鏡修復(fù)任務(wù)。經(jīng)過兩天的飛行，奮進(jìn)號追上了“哈勃”，此后4名航天員在5天的太空作業(yè)中先后進(jìn)行了5次太空行走，為“哈勃”更換了陀螺儀、照相機(jī)和太陽能電池板等11套儀器和零部件，并專門為主反射鏡配上了一副硬幣一樣大小的“矯正眼鏡”。

為修復(fù)哈勃空間望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行的太空飛行被認(rèn)為是阿波羅載人登月計(jì)劃以來最艱巨的任務(wù)，所取得的成績也非常鼓舞人心。修復(fù)工作完成一個(gè)月后，科學(xué)家們收到了哈勃空間望遠(yuǎn)鏡“病愈”后發(fā)回的照片。這些照片達(dá)到了原先的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，清晰得令人欣喜若狂。

后來，哈勃空間望遠(yuǎn)鏡沒有辜負(fù)科學(xué)家們的希望，它獲得的觀測成果一次又一次令他們喜出望外?？茖W(xué)家們稱贊說：“自從1609年伽利略把一架20倍的小型望遠(yuǎn)鏡指向夜空以來，人類對宇宙的研究還從未因?yàn)橐慌_儀器而在極其短暫的時(shí)間里取得如此巨大的飛躍?！?他們還認(rèn)為，哈勃空間望遠(yuǎn)鏡“已經(jīng)贏得了作為現(xiàn)代世界奇跡之一的地位”。