ในปี พ.ศ. 2466 เฮอร์มันน์ โอเบิร์ธซึ่งถือเป็นบิดาแห่งจรวดสมัยใหม่ร่วมกับโรเบิร์ต เอช. ก็อดดาร์ดและคอนสแตนติน ซิโอลคอฟสกีได้ตีพิมพ์Die Rakete zu den Planetenräumen ("จรวดสู่อวกาศดาวเคราะห์") ซึ่งกล่าวถึงวิธีการขับเคลื่อนกล้องโทรทรรศน์ขึ้นสู่ วงโคจร ของโลกโดยใช้จรวด^{[ 13 ]}

ประวัติของกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลสามารถสืบย้อนไปได้ถึงปี 1946 จากบทความของนักดาราศาสตร์Lyman Spitzer เรื่อง "ข้อได้เปรียบทางดาราศาสตร์ของหอดูดาวนอกโลก" ^{[ 14 ]}ในบทความนั้น เขาได้กล่าวถึงข้อได้เปรียบหลักสองประการที่หอดูดาวในอวกาศจะมีเหนือกล้องโทรทรรศน์บนพื้นดิน ประการแรกความละเอียดเชิงมุม (ระยะห่างที่เล็กที่สุดที่สามารถแยกแยะวัตถุได้อย่างชัดเจน) จะถูกจำกัดด้วยการเลี้ยวเบน เท่านั้น ไม่ใช่ด้วยความปั่นป่วนในชั้นบรรยากาศ ซึ่งทำให้ดาวกระพริบ ซึ่งนักดาราศาสตร์เรียกว่าการมองเห็นในเวลานั้น กล้องโทรทรรศน์บนพื้นดินมีความละเอียดจำกัดอยู่ที่ 0.5–1.0 อาร์คเซคอนด์เมื่อเทียบกับความละเอียดที่จำกัดด้วยการเลี้ยวเบนตามทฤษฎีประมาณ 0.05 อาร์คเซคอนด์สำหรับกล้องโทรทรรศน์แบบออปติคอลที่มีกระจก ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 2.5 เมตร (8 ฟุต 2 นิ้ว)ประการที่สอง กล้องโทรทรรศน์ในอวกาศสามารถสังเกต แสง อินฟราเรดและอัลตราไวโอเลต ซึ่งถูกดูดซับอย่างมากโดยชั้นบรรยากาศของโลก^{[ 14 ]}   

สปิตเซอร์อุทิศอาชีพส่วนใหญ่ของเขาให้กับการผลักดันการพัฒนากล้องโทรทรรศน์อวกาศ^{[ 15 ]}ในปี พ.ศ. 2505 รายงานของสถาบันวิทยาศาสตร์แห่งชาติ สหรัฐอเมริกา แนะนำให้พัฒนากล้องโทรทรรศน์อวกาศเป็นส่วนหนึ่งของโครงการอวกาศและในปี พ.ศ. 2508 สปิตเซอร์ได้รับการแต่งตั้งให้เป็นหัวหน้าคณะกรรมการที่ได้รับมอบหมายให้กำหนดวัตถุประสงค์ทางวิทยาศาสตร์สำหรับกล้องโทรทรรศน์อวกาศขนาดใหญ่^{[ 16 ]}

นอกจากนี้ ผลงานของแนนซี เกรซ โรมันหรือ "มารดาแห่งฮับเบิล" ก็มีความสำคัญอย่างยิ่ง ^{[ 17 ]}ก่อนที่โครงการนี้จะกลายเป็นโครงการอย่างเป็นทางการของนาซาเธอได้บรรยายสาธารณะเพื่อยกย่องคุณค่าทางวิทยาศาสตร์ของกล้องโทรทรรศน์ หลังจากที่โครงการได้รับการอนุมัติ เธอก็ได้ดำรงตำแหน่งนักวิทยาศาสตร์ประจำโครงการ โดยได้จัดตั้งคณะกรรมการกำกับดูแลเพื่อให้ความต้องการของนักดาราศาสตร์สามารถนำไปปฏิบัติได้จริง^{[ 18 ]}และเขียนคำให้การต่อรัฐสภาตลอดช่วงทศวรรษ 1970 เพื่อสนับสนุนการให้ทุนสนับสนุนกล้องโทรทรรศน์อย่างต่อเนื่อง^{[ 19 ]}ผลงานของเธอในฐานะนักวิทยาศาสตร์ประจำโครงการได้ช่วยกำหนดมาตรฐานสำหรับการดำเนินงานโครงการวิทยาศาสตร์ขนาดใหญ่ของนาซา^{[ 20 ]}

ดาราศาสตร์อวกาศเริ่มต้นขึ้นในระดับเล็กมากหลังสงครามโลกครั้งที่สองเนื่องจากนักวิทยาศาสตร์ได้ใช้ประโยชน์จากการพัฒนาที่เกิดขึ้นใน เทคโนโลยี จรวดสเปกตรัมอัลตราไวโอเลตแรกของดวงอาทิตย์ได้มาในปี 1946 ^{[ 21 ]}และ NASA ได้ปล่อยOrbiting Solar Observatory (OSO) เพื่อรับสเปกตรัม UV, รังสีเอ็กซ์ และรังสีแกมมาในปี 1962 ^{[ 22 ]}กล้องโทรทัศน์สุริยะโคจรถูกปล่อยขึ้นในปี 1962 โดยสหราชอาณาจักรเป็นส่วนหนึ่งของโครงการ Arielและในปี 1966 NASA ได้ปล่อย ภารกิจ Orbiting Astronomical Observatory (OAO) ครั้งแรก แบตเตอรี่ของ OAO-1 ล้มเหลวหลังจากสามวัน ทำให้ภารกิจต้องยุติลง ตามมาด้วยOrbiting Astronomical Observatory 2 (OAO-2) ซึ่งทำการสังเกตการณ์อัลตราไวโอเลตของดาวและกาแล็กซีตั้งแต่การปล่อยในปี 1968 จนถึงปี 1972 ซึ่งเกินกว่าอายุการใช้งานที่วางแผนไว้เดิมหนึ่งปี^{[ 23 ]}

ภารกิจ OSO และ OAO แสดงให้เห็นถึงบทบาทสำคัญที่การสังเกตการณ์จากอวกาศสามารถมีได้ในด้านดาราศาสตร์ ในปี 1968 NASA ได้พัฒนาแผนการที่ชัดเจนสำหรับกล้องโทรทรรศน์สะท้อนแสง ในอวกาศ ที่มีกระจก ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 3 เมตร (9.8 ฟุต)ซึ่งเรียกกันอย่างไม่เป็นทางการว่ากล้องโทรทรรศน์โคจรขนาดใหญ่หรือกล้องโทรทรรศน์อวกาศขนาดใหญ่ (LST) โดยมีกำหนดการปล่อยในปี 1979 แผนเหล่านี้เน้นย้ำถึงความจำเป็นสำหรับภารกิจบำรุงรักษาที่มีลูกเรือไปยังกล้องโทรทรรศน์เพื่อให้แน่ใจว่าโครงการที่มีค่าใช้จ่ายสูงเช่นนี้จะมีอายุการใช้งานที่ยาวนาน และการพัฒนาแผนสำหรับกระสวยอวกาศ ที่สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ในเวลาเดียวกัน บ่งชี้ว่าเทคโนโลยีที่จะช่วยให้สิ่งนี้เป็นไปได้กำลังจะพร้อมใช้งานในไม่ช้า^{[ 24 ]}  

ความสำเร็จอย่างต่อเนื่องของโครงการ OAO ส่งเสริมให้เกิดฉันทามติที่แข็งแกร่งมากขึ้นในชุมชนดาราศาสตร์ว่า LST ควรเป็นเป้าหมายหลัก ในปี 1970 NASA ได้จัดตั้งคณะกรรมการสองชุด ชุดหนึ่งเพื่อวางแผนด้านวิศวกรรมของโครงการกล้องโทรทรรศน์อวกาศ และอีกชุดหนึ่งเพื่อกำหนดเป้าหมายทางวิทยาศาสตร์ของภารกิจ เมื่อได้กำหนดเป้าหมายเหล่านี้แล้ว อุปสรรคต่อไปสำหรับ NASA คือการหาเงินทุนสำหรับเครื่องมือ ซึ่งจะมีราคาแพงกว่ากล้องโทรทรรศน์บนโลกมากรัฐสภาสหรัฐฯตั้งคำถามเกี่ยวกับงบประมาณที่เสนอสำหรับกล้องโทรทรรศน์ในหลายแง่มุม และบังคับให้ตัดงบประมาณในขั้นตอนการวางแผน ซึ่งในขณะนั้นประกอบด้วยการศึกษาอย่างละเอียดเกี่ยวกับเครื่องมือและฮาร์ดแวร์ที่เป็นไปได้สำหรับกล้องโทรทรรศน์ ในปี 1974 การตัด งบประมาณรายจ่ายสาธารณะทำให้รัฐสภาตัดงบประมาณทั้งหมดสำหรับโครงการกล้องโทรทรรศน์^{[ 25 ]}

ในปี พ.ศ. 2520 เจมส์ ซี. เฟลตเชอร์ ผู้บริหาร NASA ในขณะนั้น ได้เสนองบประมาณเพียง 5 ล้านดอลลาร์ สำหรับกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลในงบประมาณของ NASA โนเอล ฮินเนอร์ส ผู้ช่วยผู้บริหาร NASA ฝ่ายวิทยาศาสตร์อวกาศในขณะนั้น กลับตัดงบประมาณทั้งหมดสำหรับกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล โดยหวังว่าการกระทำนี้จะกระตุ้นให้ชุมชนวิทยาศาสตร์ต่อสู้เพื่อขอเงินทุนเต็มจำนวน ดังที่ฮินเนอร์สได้กล่าวไว้ว่า: ^{[ 26 ]}

เป็นที่ชัดเจนในปีนั้นว่าเราจะไม่สามารถเริ่มต้นโครงการได้อย่างเต็มที่ มีการคัดค้านในรัฐสภาเกี่ยวกับการเริ่มต้นโครงการฮับเบิลใหม่ ซึ่งเท่าที่จำได้ ส่วนใหญ่เกิดจากสถานการณ์ด้านงบประมาณ จิม เฟลตเชอร์ เสนอให้เราจัดสรรเงิน 5 ล้านดอลลาร์เป็นเงินสำรองไว้ก่อน ผมไม่ชอบความคิดนั้น ในภาษาพูดปัจจุบัน มันเป็นเหมือนการ "เอาใจ" ชุมชนดาราศาสตร์ "มีเงินอยู่บ้างแล้ว ดังนั้นทุกอย่างก็โอเค"

ผมคิดในใจว่า ถ้าอยากให้ชุมชนนั้นตื่นตัว เราควรจะตั้งค่าทุกอย่างให้เป็นศูนย์เสียก่อน แล้วพวกเขาจะได้รู้ว่า "โอ้โห เราแย่แล้ว" และมันก็จะกระตุ้นให้ทุกคนร่วมมือกัน ดังนั้นผมจึงเสนอว่าเราไม่ควรตั้งค่าอะไรเลย ผมจำรายละเอียดการสนทนาหรือว่ามีการพูดคุยกันหรือไม่ไม่ได้ แต่จิมก็เห็นด้วย ดังนั้นเราจึงตั้งค่าทุกอย่างให้เป็นศูนย์ จากมุมมองของผม มันได้ผลตามที่ต้องการ คือกระตุ้นให้ชุมชนดาราศาสตร์กลับมาพยายามมากขึ้นในการล็อบบี้ แม้ว่าในภายหลังผมจะคิดว่ามันเป็นการเคลื่อนไหวทางการเมืองที่ชาญฉลาด แต่ผมก็ไม่แน่ใจว่าผมคิดไตร่ตรองอย่างรอบคอบทั้งหมด มันเป็นสิ่งที่เกิดขึ้นโดยฉับพลัน

[...] ห้าล้านคนจะทำให้พวกเขาคิดว่าทุกอย่างเรียบร้อยดีอยู่แล้ว แต่ความจริงไม่ใช่ ดังนั้นเรามาส่งข้อความให้พวกเขาดีกว่า ความคิดของผมคือ กระตุ้นให้พวกเขาลงมือทำ การทำให้ทุกอย่างเป็นศูนย์จะส่งข้อความนั้นได้อย่างแน่นอน ผมคิดว่ามันง่ายแค่นั้นเอง ไม่ได้ปรึกษาใครก่อน แค่พูดว่า "ไปทำกันเถอะ" แล้วก็ได้ผล ไม่รู้ว่าผมจะทำแบบนั้นอีกไหม

กลยุทธ์ทางการเมืองได้ผล ในการตอบสนองต่อการที่ฮับเบิลถูกตัดออกจากงบประมาณของนาซา นักดาราศาสตร์ได้ประสานงานการล็อบบี้ทั่วประเทศ นักดาราศาสตร์หลายคนได้พบกับสมาชิกสภาคองเกรสและวุฒิสมาชิกด้วยตนเอง และมีการจัดแคมเปญเขียนจดหมายขนาดใหญ่สถาบันวิทยาศาสตร์แห่งชาติได้เผยแพร่รายงานที่เน้นย้ำถึงความจำเป็นของกล้องโทรทัศน์อวกาศ และในที่สุดวุฒิสภาก็ตกลงที่จะจัดสรรงบประมาณครึ่งหนึ่งของงบประมาณที่สภาคองเกรสอนุมัติไว้แต่เดิม^{[ 27 ]}

ปัญหาด้านเงินทุนนำไปสู่การลดขนาดของโครงการ โดยลดขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของกระจกที่เสนอจาก 3 เมตร เหลือ 2.4 เมตร ทั้งเพื่อลดต้นทุน^{[ 28 ]}และเพื่อให้ฮาร์ดแวร์ของกล้องโทรทรรศน์มีขนาดกะทัดรัดและมีประสิทธิภาพมากขึ้น กล้องโทรทรรศน์อวกาศต้นแบบขนาด1.5 เมตร (4 ฟุต 11 นิ้ว) ที่เสนอไว้ เพื่อทดสอบระบบที่จะใช้บนดาวเทียมหลักถูกยกเลิก และความกังวลด้านงบประมาณยังกระตุ้นให้เกิดความร่วมมือกับองค์การอวกาศยุโรป (ESA) ESA ตกลงที่จะให้เงินทุนและจัดหาเครื่องมือรุ่นแรกสำหรับกล้องโทรทรรศน์ รวมถึงเซลล์แสงอาทิตย์ที่จะใช้ในการให้พลังงาน และเจ้าหน้าที่ที่จะทำงานเกี่ยวกับกล้องโทรทรรศน์ในสหรัฐอเมริกา โดยแลกกับการที่นักดาราศาสตร์ชาวยุโรปจะได้รับการรับประกันเวลาสังเกตการณ์บนกล้องโทรทรรศน์อย่างน้อย 15% ^{[ 29 ]}ในที่สุดรัฐสภาก็อนุมัติงบประมาณ 36 ล้านดอลลาร์สำหรับปี 1978 และการออกแบบ LST ก็เริ่มต้นขึ้นอย่างจริงจัง โดยมีเป้าหมายที่จะปล่อยขึ้นสู่อวกาศในปี 1983 ^{[ 27 ]}ในปี 1983 กล้องโทรทรรศน์นี้ได้รับการตั้งชื่อตามเอ็ดวิน ฮับเบิล [ ^{30 ] ผู้}ซึ่งยืนยันการค้นพบทางวิทยาศาสตร์ที่ยิ่งใหญ่ที่สุดครั้งหนึ่งในศตวรรษที่ 20 ซึ่งทำโดยจอร์จ เลอแมตร์ว่าจักรวาลกำลังขยายตัว^{[ 31 ]}    

เมื่อโครงการกล้องโทรทัศน์อวกาศได้รับอนุมัติแล้ว งานในโครงการก็ถูกแบ่งไปยังหลายสถาบันศูนย์การบินอวกาศมาร์แชลล์ (MSFC) ได้รับมอบหมายให้รับผิดชอบด้านการออกแบบ การพัฒนา และการก่อสร้างกล้องโทรทัศน์ ในขณะที่ศูนย์การบินอวกาศก็อดดาร์ดได้รับมอบหมายให้ควบคุมเครื่องมือทางวิทยาศาสตร์และศูนย์ควบคุมภาคพื้นดินโดยรวมสำหรับภารกิจ^{[ 32 ]} MSFC ได้ว่าจ้างบริษัทด้านเลนส์Perkin-Elmerให้เป็นผู้ออกแบบและสร้างชุดประกอบกล้องโทรทัศน์แบบออปติคอล (OTA) และเซ็นเซอร์นำทางละเอียดสำหรับกล้องโทรทัศน์อวกาศ และ ว่าจ้าง Lockheedให้สร้างและประกอบยานอวกาศที่จะใช้เป็นที่ตั้งของกล้องโทรทัศน์^{[ 33 ]}

ในทางทัศนศาสตร์ กล้องโทรทัศน์อวกาศฮับเบิล (HST) เป็น กล้องโทรทัศน์ สะท้อนแสงแบบแคสเซเกรน (Cassegrain) ที่ออกแบบ โดยริตเชย์-เครเตียน (Ritchey–Chrétien)เช่นเดียวกับกล้องโทรทัศน์ขนาดใหญ่สำหรับมืออาชีพส่วนใหญ่ การออกแบบนี้โดยใช้กระจกไฮเปอร์โบลิกสองบาน เป็นที่รู้จักกันดีในด้านประสิทธิภาพการถ่ายภาพที่ดีในมุมมองที่กว้าง แต่มีข้อเสียคือรูปทรงของกระจกนั้นยากต่อการผลิตและทดสอบ กระจกและระบบทัศนศาสตร์ของกล้องโทรทัศน์เป็นตัวกำหนดประสิทธิภาพขั้นสุดท้าย และได้รับการออกแบบตามข้อกำหนดที่เข้มงวด กล้องโทรทัศน์แบบใช้แสงโดยทั่วไปจะมีกระจกที่ขัดเงาให้มีความแม่นยำประมาณหนึ่งในสิบของความยาวคลื่นของแสงที่มองเห็นได้แต่กล้องโทรทัศน์อวกาศฮับเบิลถูกใช้สำหรับการสังเกตการณ์ตั้งแต่แสงที่มองเห็นได้ไปจนถึงรังสีอัลตราไวโอเลต (ความยาวคลื่นสั้นกว่า) และถูกกำหนดให้มีขีดจำกัดการเลี้ยวเบนเพื่อใช้ประโยชน์จากสภาพแวดล้อมในอวกาศอย่างเต็มที่ ดังนั้น กระจกของมันจึงต้องได้รับการขัดเงาให้มีความแม่นยำ 10 นาโนเมตร หรือประมาณ 1/65 ของความยาวคลื่นของแสงสีแดง^{[ 34 ]}ในส่วนของความยาวคลื่นยาว OTA ไม่ได้ถูกออกแบบโดยคำนึงถึงประสิทธิภาพอินฟราเรดที่ดีที่สุด เช่น กระจกถูกรักษาไว้ที่อุณหภูมิคงที่ (และอุ่น ประมาณ 15°C) โดยใช้เครื่องทำความร้อน ซึ่งจำกัดประสิทธิภาพของฮับเบิลในฐานะกล้องโทรทรรศน์อินฟราเรด^{[ 35 ]}

Perkin-Elmer (PE) ตั้งใจที่จะใช้เครื่องขัดเงาแบบกำหนดเองและควบคุมด้วยคอมพิวเตอร์ ที่ซับซ้อนอย่างยิ่ง ในการขัดกระจกให้ได้รูปทรงที่ต้องการ^{[ 33 ]}อย่างไรก็ตาม ในกรณีที่เทคโนโลยีล้ำสมัยของพวกเขาประสบปัญหา NASA จึงเรียกร้องให้ PE ทำสัญญาย่อยกับKodakเพื่อสร้างกระจกสำรองโดยใช้เทคนิคการขัดเงากระจกแบบดั้งเดิม^{[ 36 ]} (ทีมงานของ Kodak และItekยังได้เสนอราคาสำหรับงานขัดเงากระจกดั้งเดิมด้วย ข้อเสนอของพวกเขาระบุให้ทั้งสองบริษัทตรวจสอบงานของกันและกัน ซึ่งเกือบจะแน่นอนว่าจะตรวจพบข้อผิดพลาดในการขัดเงาที่ก่อให้เกิดปัญหา ในภายหลัง ) ^{[ 37 ]}ปัจจุบันกระจกของ Kodak จัดแสดงถาวรอยู่ที่พิพิธภัณฑ์การบินและอวกาศแห่งชาติ^{[ 38 ] [ 39 ]}กระจกของ Itek ที่สร้างขึ้นเป็นส่วนหนึ่งของความพยายามนี้ ปัจจุบันใช้ในกล้องโทรทรรศน์ขนาด 2.4 เมตรที่ หอดู ดาวMagdalena Ridge ^{[ 40 ]}

การก่อสร้างกระจก Perkin-Elmer เริ่มขึ้นในปี 1979 โดยเริ่มจากแผ่นเปล่าที่ผลิตโดยCorningจากกระจกที่มีการขยายตัวต่ำมาก เพื่อลดน้ำหนักของกระจกให้เหลือน้อยที่สุด จึงประกอบด้วยแผ่นบนและแผ่นล่าง แต่ละแผ่น หนา 25 มม. (0.98 นิ้ว)ประกบ โครงสร้าง รังผึ้ง ไว้ตรงกลาง Perkin-Elmer จำลองสภาวะไมโครกราวิตี้โดยการรองรับกระจกจากด้านหลังด้วยแท่ง 130 แท่งที่ออกแรงในปริมาณที่แตกต่างกัน^{[ 41 ]}ซึ่งทำให้มั่นใจได้ว่ารูปทรงสุดท้ายของกระจกจะถูกต้องและตรงตามข้อกำหนดเมื่อนำไปใช้งาน การขัดเงากระจกดำเนินต่อไปจนถึงเดือนพฤษภาคม 1981 รายงานของ NASA ในขณะนั้นตั้งคำถามเกี่ยวกับโครงสร้างการจัดการของ Perkin-Elmer และการขัดเงาเริ่มล่าช้ากว่ากำหนดและเกินงบประมาณ เพื่อประหยัดเงิน NASA จึงหยุดงานเกี่ยวกับกระจกสำรองและเลื่อนวันปล่อยกล้องโทรทรรศน์ไปเป็นเดือนตุลาคม 1984 ^{[ 42 ]}กระจกเสร็จสมบูรณ์ภายในสิ้นปี 1981 ล้างด้วยน้ำปราศจากไอออนร้อน9,100 ลิตร (2,000 แกลลอน อังกฤษ; 2,400 แกลลอนสหรัฐ ) จากนั้นจึงเคลือบด้วยอะลูมิเนียมสะท้อนแสงหนา65 นาโนเมตรและเคลือบด้วยแมกนีเซียมฟลูออไรด์ป้องกันหนา 25 นาโนเมตร^{[ 35 ] [ 43 ]}       

ข้อสงสัยเกี่ยวกับความสามารถของ Perkin-Elmer ในโครงการที่มีความสำคัญเช่นนี้ยังคงเกิดขึ้นอย่างต่อเนื่อง เนื่องจากงบประมาณและระยะเวลาในการผลิตส่วนที่เหลือของ OTA ยังคงเพิ่มสูงขึ้นเรื่อยๆ เพื่อตอบสนองต่อกำหนดการที่ถูกอธิบายว่า "ไม่แน่นอนและเปลี่ยนแปลงทุกวัน" NASA จึงเลื่อนวันปล่อยกล้องโทรทรรศน์ออกไปจนถึงเดือนเมษายน พ.ศ. 2528 กำหนดการของ Perkin-Elmer ยังคงล่าช้าในอัตราประมาณหนึ่งเดือนต่อไตรมาส และบางครั้งความล่าช้าก็มากถึงหนึ่งวันต่อการทำงานหนึ่งวัน NASA จึงถูกบังคับให้เลื่อนวันปล่อยกล้องโทรทรรศน์ออกไปจนถึงเดือนมีนาคม และจากนั้นก็เดือนกันยายน พ.ศ. 2529 ในเวลานั้น งบประมาณโครงการทั้งหมดได้เพิ่มขึ้นเป็น 1.175  พันล้าน ดอลลาร์ ^{[ 44 ]}

ยานอวกาศที่จะใช้บรรจุกล้องโทรทรรศน์และอุปกรณ์ต่างๆ ถือเป็นความท้าทายทางวิศวกรรมที่สำคัญอีกประการหนึ่ง ยานอวกาศจะต้องทนทานต่อการเปลี่ยนจากแสงแดดโดยตรงไปสู่ความมืดในเงาของโลกบ่อยครั้งซึ่งจะทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิอย่างมาก ในขณะเดียวกันก็ต้องมีความเสถียรเพียงพอที่จะช่วยให้สามารถเล็งกล้องโทรทรรศน์ได้อย่างแม่นยำฉนวนหลายชั้นช่วยรักษาอุณหภูมิภายในกล้องโทรทรรศน์ให้คงที่ และห่อหุ้มเปลือกอะลูมิเนียมน้ำหนักเบาซึ่งเป็นที่ตั้งของกล้องโทรทรรศน์และอุปกรณ์ต่างๆ ภายในเปลือกนั้น โครง กราไฟต์-อีพ็อกซีช่วยยึดชิ้นส่วนที่ใช้งานของกล้องโทรทรรศน์ให้อยู่ในตำแหน่งที่มั่นคง^{[ 45 ]}เนื่องจากวัสดุคอมโพสิตกราไฟต์ดูดซับความชื้นจึงมีความเสี่ยงที่ไอน้ำที่ดูดซับโดยโครงสร้างขณะอยู่ในห้องปลอดเชื้อของล็อกฮีดจะถูกปล่อยออกมาในสุญญากาศของอวกาศในภายหลัง ส่งผลให้อุปกรณ์ของกล้องโทรทรรศน์ถูกปกคลุมด้วยน้ำแข็ง เพื่อลดความเสี่ยงดังกล่าว จึงได้ทำการไล่ก๊าซไนโตรเจนออกก่อนที่จะปล่อยกล้องโทรทรรศน์ขึ้นสู่อวกาศ^{[ 46 ]}

นอกจากระบบพลังงานไฟฟ้าแล้วระบบควบคุมการชี้ทิศทางยังควบคุมการวางแนวของ HST โดยใช้เซ็นเซอร์ห้าประเภท (เซ็นเซอร์แม่เหล็ก เซ็นเซอร์แสง และไจโรสโคปหกตัว) และแอคทูเอเตอร์ สองประเภท ( ล้อปฏิกิริยาและตัวสร้างแรงบิดแม่เหล็ก ) ^{[ 47 ]}

แม้ว่าการก่อสร้างยานอวกาศซึ่งจะบรรจุกล้องโทรทรรศน์และอุปกรณ์ต่างๆ จะดำเนินไปอย่างราบรื่นกว่าการก่อสร้าง OTA บ้าง แต่ล็อกฮีดก็ประสบปัญหาเรื่องงบประมาณและกำหนดการล่าช้า และในช่วงฤดูร้อนปี 1985 การก่อสร้างยานอวกาศใช้งบประมาณเกินกว่าที่กำหนดถึง 30% และล่าช้ากว่ากำหนดการถึง 3 เดือน รายงานของ MSFC ระบุว่าล็อกฮีดมักจะพึ่งพาคำแนะนำของ NASA มากกว่าที่จะริเริ่มการก่อสร้างด้วยตนเอง^{[ 48 ]}

คอมพิวเตอร์หลักสองเครื่องแรกบน HST คือ ระบบ DF-224 ความเร็ว 1.25 MHz ที่สร้างโดย Rockwell Autonetics ซึ่งประกอบด้วย CPU สำรองสามตัว และ ระบบ NSSC-1 (NASA Standard Spacecraft Computer, Model 1) สำรองสองระบบที่พัฒนาโดยWestinghouseและ GSFC โดยใช้ตรรกะไดโอด-ทรานซิสเตอร์ (DTL) มีการเพิ่มโคโปรเซสเซอร์สำหรับ DF-224 ในระหว่างภารกิจซ่อมบำรุงครั้งที่ 1 ในปี 1993 ซึ่งประกอบด้วยสตริงสำรองสองสตริงของโปรเซสเซอร์ 80386 ที่ใช้ Intel พร้อมโคโปรเซสเซอร์ทางคณิตศาสตร์ 80387 ^{[ 49 ]} DF-224 และโคโปรเซสเซอร์ 386 ถูกแทนที่ด้วยระบบโปรเซสเซอร์ 80486 ที่ใช้ Intel ความเร็ว 25 MHz ในระหว่างภารกิจซ่อมบำรุงครั้งที่ 3Aในปี 1999 ^{[ 50 ]}คอมพิวเตอร์เครื่องใหม่นี้เร็วกว่า DF-224 ที่ถูกแทนที่ถึง 20 เท่า และมีหน่วยความจำมากกว่าถึง 6 เท่า ช่วยเพิ่มปริมาณงานโดยการย้ายงานประมวลผลบางส่วนจากภาคพื้นดินไปยังยานอวกาศ และช่วยประหยัดเงินโดยอนุญาตให้ใช้ภาษาโปรแกรมสมัยใหม่^{[ 51 ]} 

นอกจากนี้ เครื่องมือและส่วนประกอบทางวิทยาศาสตร์บางส่วนยังมีระบบควบคุมแบบฝังตัวที่ใช้ไมโครโปรเซสเซอร์ ส่วนประกอบ MATs (Multiple Access Transponder) MAT-1 และ MAT-2 ใช้ไมโครโปรเซสเซอร์ Hughes Aircraft CDP1802CD ^{[ 52 ]}กล้องWide Field and Planetary Camera (WFPC) ก็ใช้ไมโครโปรเซสเซอร์ RCA 1802 (หรืออาจจะเป็นรุ่น 1801 ที่เก่ากว่า) ^{[ 53 ]} WFPC-1 ถูกแทนที่ด้วย WFPC -2ในระหว่างภารกิจซ่อมบำรุงครั้งที่ 1 ในปี 1993 ซึ่งต่อมาถูกแทนที่ด้วย กล้อง Wide Field Camera 3 (WFC3) ในระหว่างภารกิจซ่อมบำรุงครั้งที่ 4 ในปี 2009 การอัปเกรดนี้ช่วยขยายขีดความสามารถของฮับเบิลในการมองเห็นลึกเข้าไปในจักรวาลและให้ภาพในสามช่วงคลื่นความถี่กว้าง^{[ 54 ] [ 55 ]}

เมื่อเปิดตัว HST บรรทุกเครื่องมือทางวิทยาศาสตร์ 5 ชิ้น ได้แก่ กล้องมุมกว้างและกล้องถ่ายภาพดาวเคราะห์ (WF/PC), สเปกโทรกราฟความละเอียดสูง Goddard (GHRS), โฟโตมิเตอร์ความเร็วสูง (HSP), กล้องถ่ายภาพวัตถุจาง (FOC) และสเปกโทรกราฟวัตถุจาง (FOS) WF/PC ใช้ช่องใส่เครื่องมือแบบรัศมี และเครื่องมืออีก 4 ชิ้นที่เหลือติดตั้งอยู่ในช่องใส่เครื่องมือแบบแกน^{[ 56 ]}

WF/PC เป็นอุปกรณ์ถ่ายภาพความละเอียดสูงที่ออกแบบมาเพื่อการสังเกตการณ์ทางแสงเป็นหลัก สร้างขึ้นโดยห้องปฏิบัติการ Jet Propulsion Laboratory ของ NASA และประกอบด้วยชุดฟิลเตอร์ 48 ตัว ที่แยกเส้นสเปกตรัมที่น่าสนใจทางฟิสิกส์ดาราศาสตร์โดยเฉพาะ อุปกรณ์นี้ประกอบด้วย ชิป CCD ( charge-coupled device ) จำนวน 8 ชิป แบ่งระหว่างกล้อง 2 ตัว โดยแต่ละตัวใช้ CCD จำนวน 4 ตัว แต่ละ CCD มีความละเอียด 0.64 เมกะพิกเซล^{[ 57 ]}กล้องมุมกว้าง (WFC) ครอบคลุมมุมกว้างโดยแลกกับความละเอียด ในขณะที่กล้องดาวเคราะห์ (PC) ถ่ายภาพที่ความยาวโฟกัส ที่มีประสิทธิภาพยาวกว่า ชิป WF ทำให้มีกำลังขยายมากกว่า^{[ 56 ]}

เครื่องสเปกโทรกราฟความละเอียดสูง Goddard (GHRS) เป็นเครื่องสเปกโทรกราฟที่ออกแบบมาเพื่อใช้งานในย่านอัลตราไวโอเลต สร้างโดยศูนย์การบินอวกาศ Goddard และสามารถให้ความละเอียดสเปกตรัม ได้ ถึง 90,000 ^{[ 58 ]}นอกจากนี้ FOC และ FOS ยังได้รับการปรับให้เหมาะสมสำหรับการสังเกตการณ์ในย่านอัลตราไวโอเลต ซึ่งมีความสามารถในการให้ความละเอียดเชิงพื้นที่สูงสุดในบรรดาเครื่องมือทั้งหมดบนกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล แทนที่จะใช้ CCD เครื่องมือทั้งสามนี้ใช้ดิจิคอนแบบนับโฟตอนเป็นตัวตรวจจับ FOC สร้างโดย ESA ในขณะที่มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ซานดิเอโกและบริษัท Martin Mariettaสร้าง FOS ^{[ 56 ]}

เครื่องมือสุดท้ายคือ HSP ซึ่งได้รับการออกแบบและสร้างขึ้นที่มหาวิทยาลัยวิสคอนซิน–แมดิสันโดยได้รับการปรับให้เหมาะสมสำหรับการสังเกตแสงที่มองเห็นได้และแสงอัลตราไวโอเลตของดาวแปรแสงและวัตถุทางดาราศาสตร์อื่นๆ ที่มีความสว่างแปรผัน สามารถทำการวัดได้มากถึง 100,000 ครั้งต่อวินาทีด้วย ความแม่นยำ ทางโฟโตเมตริกประมาณ 2% หรือดีกว่า^{[ 59 ]}

ระบบนำทางของ HST ยังสามารถใช้เป็นเครื่องมือทางวิทยาศาสตร์ได้อีกด้วยเซ็นเซอร์นำทางละเอียด (FGS) ทั้งสามตัวส่วนใหญ่ใช้เพื่อรักษาความแม่นยำในการชี้กล้องโทรทัศน์ในระหว่างการสังเกตการณ์ แต่ยังสามารถใช้ในการวัดตำแหน่งทางดาราศาสตร์ ที่แม่นยำอย่างยิ่งได้อีกด้วย โดยสามารถวัดได้อย่างแม่นยำภายใน 0.0003 อาร์คเซคอนด์^{[ 60 ]}

สถาบันวิทยาศาสตร์กล้องโทรทรรศน์อวกาศ (STScI) รับผิดชอบการดำเนินงานทางวิทยาศาสตร์ของกล้องโทรทรรศน์และการส่งมอบผลิตภัณฑ์ข้อมูลให้กับนักดาราศาสตร์ STScI ดำเนินงานโดยสมาคมมหาวิทยาลัยเพื่อการวิจัยทางดาราศาสตร์ (AURA) และตั้งอยู่ที่เมืองบัลติมอร์ รัฐแมริแลนด์ในวิทยาเขตโฮมวูดของมหาวิทยาลัยจอห์นส์ ฮอปกินส์ซึ่งเป็นหนึ่งใน 39 มหาวิทยาลัยของสหรัฐอเมริกาและพันธมิตรระหว่างประเทศอีก 7 แห่งที่ประกอบกันเป็นกลุ่ม AURA STScI ก่อตั้งขึ้นในปี 1981 ^{[ 61 ] [ 62 ]}หลังจากการต่อสู้แย่งชิงอำนาจระหว่าง NASA และชุมชนวิทยาศาสตร์โดยรวม NASA ต้องการให้ฟังก์ชันนี้ดำเนินการภายในองค์กร แต่เหล่านักวิทยาศาสตร์ต้องการให้ตั้งอยู่ในสถาบันการศึกษา [ ^{63 ] [ 64 ] ศูนย์} ประสานงาน กล้องโทรทรรศน์อวกาศแห่งยุโรป (ST-ECF) ซึ่งก่อตั้งขึ้นที่Garching bei Münchenใกล้เมืองมิวนิกในปี 1984 ได้ให้การสนับสนุนที่คล้ายคลึงกันแก่นักดาราศาสตร์ชาวยุโรปจนถึงปี 2011 เมื่อกิจกรรมเหล่านี้ถูกย้ายไปยังศูนย์ดาราศาสตร์อวกาศแห่งยุโรป^{[ 65 ]}

งานที่ซับซ้อนอย่างหนึ่งที่ STScI ต้องรับผิดชอบคือการจัดตารางการสังเกตการณ์สำหรับกล้องโทรทรรศน์^{[ 66 ]}กล้องโทรทรรศน์ฮับเบิลโคจรอยู่ในวงโคจรต่ำของโลกเพื่อเปิดใช้งานภารกิจการซ่อมบำรุง ซึ่งส่งผลให้เป้าหมายทางดาราศาสตร์ส่วนใหญ่ถูก โลก บดบังเป็นเวลาน้อยกว่าครึ่งรอบเล็กน้อย การสังเกตการณ์ไม่สามารถเกิดขึ้นได้เมื่อกล้องโทรทรรศน์ผ่านบริเวณความผิดปกติของมหาสมุทรแอตแลนติกใต้เนื่องจาก ระดับ รังสี ที่สูงขึ้น และยังมีเขตห้ามขนาดใหญ่รอบดวงอาทิตย์ (ทำให้ไม่สามารถสังเกตการณ์ ดาว พุธ ) ดวงจันทร์ และโลกได้ มุมหลีกเลี่ยงดวงอาทิตย์อยู่ที่ประมาณ 50° เพื่อป้องกันไม่ให้แสงอาทิตย์ส่องสว่างส่วนใดส่วนหนึ่งของ OTA การหลีกเลี่ยงโลกและดวงจันทร์จะช่วยป้องกันแสงสว่างจ้าไม่ให้เข้าสู่ FGS และป้องกันแสงกระเจิงไม่ให้เข้าสู่เครื่องมือ หากปิด FGS แล้ว จะสามารถสังเกตการณ์ดวงจันทร์และโลกได้ การสังเกตการณ์โลกถูกนำมาใช้ในช่วงแรกของโครงการเพื่อสร้างภาพพื้นหลังสำหรับเครื่องมือ WFPC1 มีสิ่งที่เรียกว่าโซนการมองเห็นต่อเนื่อง (CVZ) ซึ่งอยู่ภายในระยะประมาณ 24° จากขั้ววงโคจร ของฮับเบิล โดยที่เป้าหมายจะไม่ถูกบดบังเป็นเวลานาน^{[ 67 ] [ 68 ] [ 69 ]}

เนื่องจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลโคจรในวงโคจรต่ำ ทำให้สามารถมองเห็นเป้าหมายหลายแห่งได้เพียงแค่ครึ่งเวลาของการโคจรหนึ่งรอบเท่านั้น เพราะเป้าหมายเหล่านั้นถูกโลก บดบังสายตาไป เกือบครึ่งหนึ่งของการโคจรแต่ละรอบ

ภาพเคลื่อนไหวแสดงวงโคจรของกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล ตั้งแต่วันที่ 31 ตุลาคม 2018 ถึงวันที่ 25 ธันวาคม 2018; ไม่แสดงภาพโลก

เนื่องจากการหมุนควงของวงโคจร ตำแหน่งของ CVZ จึงเคลื่อนที่อย่างช้าๆ ตลอดระยะเวลาแปดสัปดาห์ เนื่องจากขอบโลกอยู่ภายในระยะประมาณ 30° ของบริเวณภายใน CVZ เสมอ ความสว่างของแสงสะท้อนจากโลก ที่กระจัดกระจาย อาจสูงขึ้นเป็นเวลานานในระหว่างการสังเกตการณ์ CVZ กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลโคจรในวงโคจรต่ำของโลกที่ระดับความสูงประมาณ540 กิโลเมตร (340 ไมล์)และมีความเอียง 28.5° ^{[ 5 ]}ตำแหน่งตามวงโคจรของมันเปลี่ยนแปลงไปตามเวลาในลักษณะที่ไม่สามารถคาดการณ์ได้อย่างแม่นยำ ความหนาแน่นของชั้นบรรยากาศด้านบนแตกต่างกันไปตามปัจจัยหลายประการ และนี่หมายความว่าตำแหน่งที่คาดการณ์ไว้ของฮับเบิลในอีกหกสัปดาห์ข้างหน้าอาจคลาดเคลื่อนได้ถึง4,000 กิโลเมตร (2,500 ไมล์)โดยทั่วไปแล้วตารางการสังเกตการณ์จะได้รับการสรุปเพียงไม่กี่วันล่วงหน้า เนื่องจากระยะเวลานำที่นานกว่านั้นหมายความว่ามีโอกาสที่เป้าหมายจะไม่สามารถสังเกตได้เมื่อถึงเวลาที่ต้องสังเกตการณ์^{[ 70 ]}การสนับสนุนทางวิศวกรรมสำหรับ HST ได้รับการจัดหาโดยบุคลากรของ NASA และผู้รับเหมาที่ศูนย์การบินอวกาศก็อดดาร์ดในเมืองกรีนเบลต์ รัฐแมริแลนด์ ซึ่ง อยู่ห่างจาก STScI ไปทางใต้ 48 กม. (30ไมล์)การทำงานของฮับเบิลได้รับการตรวจสอบตลอด 24 ชั่วโมงโดยทีมควบคุมการบินสี่ทีมซึ่งประกอบกันเป็นทีมปฏิบัติการบินของฮับเบิล^{[ 66 ]}     

ภายในเดือนมกราคม พ.ศ. 2529 วันที่กำหนดสำหรับการปล่อยกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลในวันที่ 18 ตุลาคม ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของภารกิจ STS-61-Jดูเหมือนจะเป็นไปได้ แต่ภัยพิบัติของยานชาเลนเจอร์ทำให้โครงการอวกาศของสหรัฐฯ หยุดชะงัก ยานอวกาศชัตเติลถูกระงับการบิน และบังคับให้การปล่อยต้องเลื่อนออกไปหลายปี ในช่วงเวลาที่ล่าช้านี้ กล้องโทรทรรศน์ถูกเก็บไว้ในห้องปลอดเชื้อ เปิดใช้งาน และไล่ก๊าซด้วยไนโตรเจน จนกว่าจะสามารถกำหนดตารางการปล่อยใหม่ได้ สถานการณ์ที่มีค่าใช้จ่ายสูงนี้ (ประมาณ 6  ล้านดอลลาร์ต่อเดือน) ทำให้ต้นทุนโดยรวมของโครงการสูงขึ้น อย่างไรก็ตาม ความล่าช้านี้ทำให้วิศวกรมีเวลาทำการทดสอบอย่างละเอียด เปลี่ยนแบตเตอรี่ที่อาจมีปัญหา และทำการปรับปรุงอื่นๆ^{[ 71 ]}นอกจากนี้ ซอฟต์แวร์ภาคพื้นดินที่จำเป็นในการควบคุมฮับเบิลยังไม่พร้อมใช้งานในปี พ.ศ. 2529 และแทบจะไม่พร้อมใช้งานเลยในการปล่อยในปี พ.ศ. 2533 ^{[ 72 ]}หลังจากการกลับมาบินของยานอวกาศชัตเติล ยานอวกาศดิสคัฟเวอรีได้ปล่อยฮับเบิลสำเร็จในวันที่ 24 เมษายน พ.ศ. 2533 ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของภารกิจ STS-31 ^{[ 73 ]}

เมื่อเริ่มโครงการ NASA ได้ใช้เงินประมาณ 4.7 พันล้านดอลลาร์ (ปรับตามอัตราเงินเฟ้อในปี 2010) ไปกับโครงการนี้^{[ 74 ]}ค่าใช้จ่ายสะสมของฮับเบิลคาดว่าจะอยู่ที่ประมาณ 11.3  พันล้านดอลลาร์ (ในปี 2015) ซึ่งรวมถึงค่าใช้จ่ายในการซ่อมบำรุงทั้งหมดในภายหลัง แต่ไม่รวมค่าใช้จ่ายในการดำเนินงานอย่างต่อเนื่อง ทำให้เป็นภารกิจทางวิทยาศาสตร์ที่แพงที่สุดในประวัติศาสตร์ของ NASA ^{[ 75 ]}

คณะกรรมการที่นำโดยLew Allenผู้อำนวยการห้องปฏิบัติการ Jet Propulsion Laboratoryได้รับการจัดตั้งขึ้นเพื่อพิจารณาว่าข้อผิดพลาดดังกล่าวเกิดขึ้นได้อย่างไร คณะกรรมการ Allen พบว่าตัวแก้ไขค่าศูนย์แบบ สะท้อน แสง ซึ่งเป็นอุปกรณ์ทดสอบที่ใช้เพื่อให้ได้กระจกเงาที่ไม่เป็นทรงกลมที่มีรูปร่างที่เหมาะสมนั้น ได้รับการประกอบอย่างไม่ถูกต้อง (เลนส์หนึ่งชิ้นวางผิดตำแหน่งไป1.3 มม. (0.051 นิ้ว) ) ^{[ 92 ]}ในระหว่างการเจียรและการขัดเงากระจกเงาในขั้นต้นPerkin-Elmerได้วิเคราะห์พื้นผิวของกระจกเงาด้วยตัวแก้ไขค่าศูนย์แบบหักเหแสงทั่วไปสองตัว อย่างไรก็ตาม ในขั้นตอนการผลิตขั้นสุดท้าย ( การขึ้นรูป ) พวกเขาเปลี่ยนไปใช้ตัวแก้ไขค่าศูนย์แบบสะท้อนแสงที่สร้างขึ้นเอง ซึ่งออกแบบมาโดยเฉพาะเพื่อให้ตรงตามค่าความคลาดเคลื่อนที่เข้มงวดมาก การประกอบอุปกรณ์นี้อย่างไม่ถูกต้องส่งผลให้กระจกเงาได้รับการเจียรอย่างแม่นยำมาก แต่มีรูปร่างที่ไม่ถูกต้อง ในระหว่างการผลิต การทดสอบบางส่วนโดยใช้ตัวแก้ไขค่าศูนย์แบบทั่วไปได้รายงานความคลาดเคลื่อนทรงกลม อย่างถูกต้อง แต่ผลลัพธ์เหล่านี้ถูกละเลย ทำให้พลาดโอกาสในการตรวจจับข้อผิดพลาด เนื่องจากตัวแก้ไขค่าศูนย์แบบสะท้อนแสงถือว่ามีความแม่นยำมากกว่า^{[ 93 ]}  

คณะกรรมการตำหนิความล้มเหลวส่วนใหญ่ไปที่ Perkin-Elmer ความสัมพันธ์ระหว่าง NASA และบริษัทเลนส์ตึงเครียดอย่างมากในช่วงการสร้างกล้องโทรทรรศน์ เนื่องจากกำหนดการล่าช้าและค่าใช้จ่ายเกินงบประมาณบ่อยครั้ง NASA พบว่า Perkin-Elmer ไม่ได้ตรวจสอบหรือกำกับดูแลการสร้างกระจกอย่างเพียงพอ ไม่ได้มอบหมายนักวิทยาศาสตร์ด้านเลนส์ที่ดีที่สุดให้กับโครงการ (เช่นเดียวกับที่เคยทำกับต้นแบบ) และโดยเฉพาะอย่างยิ่งไม่ได้ให้นักออกแบบเลนส์มีส่วนร่วมในการสร้างและการตรวจสอบกระจก ในขณะที่คณะกรรมการวิพากษ์วิจารณ์ Perkin-Elmer อย่างหนักเกี่ยวกับความล้มเหลวในการบริหารจัดการเหล่านี้ NASA ก็ถูกวิพากษ์วิจารณ์เช่นกันที่ไม่สามารถตรวจพบข้อบกพร่องในการควบคุมคุณภาพ เช่น การพึ่งพาผลการทดสอบจากเครื่องมือเพียงเครื่องเดียวเท่านั้น^{[ 94 ]}

หลายคนเกรงว่ากล้องโทรทรรศน์ฮับเบิลจะถูกทิ้งร้าง^{[ 95 ]}ดร. ชาร์ลส์ เพลเลอรินผู้อำนวยการแผนกฟิสิกส์ดาราศาสตร์ ได้รวบรวมทีมผู้เชี่ยวชาญเพื่อหาทางแก้ไขปัญหา โดยทำงานร่วมกับนักวิเคราะห์งบประมาณ เพลเลอรินได้จัดลำดับความสำคัญใหม่หรือยกเลิกกิจกรรมของแผนกเพื่อจัดสรรเงิน 60 ล้านดอลลาร์สำหรับภารกิจซ่อมแซม^{[ 96 ]}เขาให้คำมั่นสัญญาต่อสาธารณะว่าจะซ่อมแซมกล้องโทรทรรศน์ฮับเบิลให้เสร็จภายในปี 1994 ^{[ 97 ]}การออกแบบกล้องโทรทรรศน์ได้รวมภารกิจการซ่อมบำรุงไว้เสมอ และนักดาราศาสตร์ก็เริ่มมองหาวิธีแก้ปัญหาที่เป็นไปได้ทันที ซึ่งสามารถนำไปใช้ในภารกิจซ่อมบำรุงครั้งแรกที่กำหนดไว้ในปี 1993 แม้ว่า Kodak จะมีกระจกสำรองสำหรับฮับเบิล แต่ก็เป็นไปไม่ได้ที่จะเปลี่ยนกระจกในวงโคจร และการนำกล้องโทรทรรศน์กลับมายังโลกเพื่อซ่อมแซมนั้นมีค่าใช้จ่ายสูงและใช้เวลานานเกินไป แต่ความจริงที่ว่ากระจกถูกเจียรอย่างแม่นยำจนได้รูปทรงที่ไม่ถูกต้อง นำไปสู่การออกแบบส่วนประกอบทางแสงใหม่ที่มีข้อผิดพลาดแบบเดียวกันแต่ในทิศทางตรงกันข้าม เพื่อเพิ่มเข้าไปในกล้องโทรทรรศน์ในภารกิจซ่อมบำรุง ซึ่งทำหน้าที่เสมือน " แว่นตา " เพื่อแก้ไขความคลาดเคลื่อนทรงกลม^{[ 98 ] [ 99 ]}

ขั้นตอนแรกคือการระบุลักษณะความผิดพลาดในกระจกหลักอย่างแม่นยำ โดยการวิเคราะห์ย้อนกลับจากภาพของแหล่งกำเนิดแสงแบบจุด นักดาราศาสตร์ได้กำหนดว่าค่าคงที่เชิงกรวยของกระจกที่สร้างขึ้นนั้นคือ−1.01390 ± 0.0002แทนที่จะเป็นค่าที่ตั้งใจไว้−1.00230 . ^{[ 100 ] [ 101 ]}ตัวเลขเดียวกันนี้ได้มาจากการวิเคราะห์ตัวแก้ไขศูนย์ที่ Perkin-Elmer ใช้ในการปรับแต่งกระจก รวมถึงการวิเคราะห์อินเตอร์เฟอโรแกรมที่ได้ระหว่างการทดสอบภาคพื้นดินของกระจก^{[ 102 ]}

เนื่องจากการออกแบบเครื่องมือของ HST ทำให้ต้องใช้ตัวแก้ไขสองชุดที่แตกต่างกัน การออกแบบกล้อง Wide Field and Planetary Camera 2 ซึ่งวางแผนไว้แล้วว่าจะแทนที่ WF/PC ที่มีอยู่เดิมนั้นรวมถึงกระจกสะท้อนเพื่อส่งแสงไปยังชิป CCD (charge-coupled device) สี่ตัวที่แยกจากกันซึ่งประกอบเป็นกล้องทั้งสองตัว ข้อผิดพลาดผกผันที่สร้างขึ้นในพื้นผิวของชิปเหล่านี้สามารถยกเลิกความคลาดเคลื่อนของเลนส์หลักได้อย่างสมบูรณ์ อย่างไรก็ตาม เครื่องมืออื่นๆ ขาดพื้นผิวกลางใดๆ ที่สามารถกำหนดค่าในลักษณะนี้ได้ ดังนั้นจึงต้องใช้อุปกรณ์แก้ไขภายนอก^{[ 103 ]}

ระบบCorrective Optics Space Telescope Axial Replacement (COSTAR) ได้รับการออกแบบมาเพื่อแก้ไขความคลาดเคลื่อนทรงกลมของแสงที่โฟกัสที่ FOC, FOS และ GHRS ประกอบด้วยกระจกสองบานในเส้นทางแสง โดยมีบานหนึ่งเจียระไนเพื่อแก้ไขความคลาดเคลื่อน^{[ 104 ]}ในการติดตั้งระบบ COSTAR เข้ากับกล้องโทรทรรศน์ จำเป็นต้องถอดเครื่องมืออื่นออกหนึ่งชิ้น และนักดาราศาสตร์ได้เลือกเครื่องวัดแสงความเร็วสูง (High Speed ​​Photometer) เป็นอุปกรณ์ที่จะถูกถอดออก^{[ 103 ]}ภายในปี 2002 เครื่องมือเดิมทั้งหมดที่ต้องใช้ COSTAR ได้ถูกแทนที่ด้วยเครื่องมือที่มีระบบแก้ไขความคลาดเคลื่อนของตัวเอง^{[ 105 ]}จากนั้น COSTAR ก็ถูกถอดออกและส่งกลับมายังโลกในปี 2009 ซึ่งปัจจุบันจัดแสดงอยู่ที่พิพิธภัณฑ์การบินและอวกาศแห่งชาติในวอชิงตัน ดี.ซี. ^{[ 77 ]}พื้นที่ที่เคยใช้โดย COSTAR ปัจจุบันเป็นที่ตั้งของ เครื่องสเปกโทร กราฟCosmic Origins ^{[ 106 ]}

กล้องโทรทรรศน์อวกาศ ฮับเบิลได้รับการออกแบบมาเพื่อรองรับการซ่อมบำรุงและการอัพเกรดอุปกรณ์เป็นประจำขณะอยู่ในวงโคจร เครื่องมือและอุปกรณ์ที่มีอายุการใช้งานจำกัดได้รับการออกแบบให้เป็นหน่วยทดแทนในวงโคจร^{[ 107 ]}ยานอวกาศของ NASA ได้ปฏิบัติภารกิจซ่อมบำรุง 5 ครั้ง (SM 1, 2, 3A, 3B และ 4) โดยครั้งแรกในเดือนธันวาคม พ.ศ. 2536 และครั้งสุดท้ายในเดือนพฤษภาคม พ.ศ. 2552 ^{[ 108 ]}ภารกิจซ่อมบำรุงเป็นปฏิบัติการที่ละเอียดอ่อนซึ่งเริ่มต้นด้วยการบังคับทิศทางเพื่อสกัดกั้นกล้องโทรทรรศน์ในวงโคจรและนำกลับมาอย่างระมัดระวังด้วยแขนกล ของยานอวกาศ จากนั้นจึงดำเนินการซ่อมแซมที่จำเป็นในระหว่างการเดินอวกาศ ที่ผูกติดไว้หลายครั้ง ในช่วงเวลาสี่ถึงห้าวัน หลังจากตรวจสอบกล้องโทรทรรศน์ด้วยสายตาแล้ว นักบินอวกาศจะทำการซ่อมแซม เปลี่ยนชิ้นส่วนที่ชำรุดหรือเสื่อมสภาพ อัพเกรดอุปกรณ์ และติดตั้งเครื่องมือใหม่ เมื่อการซ่อมแซมเสร็จสิ้น กล้องโทรทรรศน์จะถูกส่งกลับไปใช้งานอีกครั้ง โดยปกติหลังจากเพิ่มวงโคจรให้สูงขึ้นเพื่อแก้ไขปัญหาการลดลงของวงโคจรที่เกิดจากแรงต้านของ บรรยากาศ ^{[ 109 ]}

ภารกิจซ่อมบำรุงกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลครั้งแรกมีกำหนดไว้ในปี 1993 ก่อนที่จะมีการค้นพบปัญหาเกี่ยวกับกระจกเงา ภารกิจนี้มีความสำคัญมากขึ้น เนื่องจากนักบินอวกาศจะต้องดำเนินการอย่างกว้างขวางเพื่อติดตั้งเลนส์แก้ไข หากล้มเหลวจะส่งผลให้ต้องละทิ้งกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลหรือยอมรับความพิการถาวร ส่วนประกอบอื่นๆ ก็ล้มเหลวก่อนภารกิจ ทำให้ค่าใช้จ่ายในการซ่อมแซมเพิ่มขึ้นเป็น 500  ล้านดอลลาร์ (ไม่รวมค่าใช้จ่ายในการบินของกระสวยอวกาศ) การซ่อมแซมที่ประสบความสำเร็จจะช่วยแสดงให้เห็นถึงความเป็นไปได้ในการสร้างสถานีอวกาศอัลฟา^{[ 110 ]}

ภารกิจ STS-49ในปี 1992 แสดงให้เห็นถึงความยากลำบากของการทำงานในอวกาศ แม้ว่าการช่วยเหลือดาวเทียมIntelsat 603จะได้รับการยกย่อง แต่เหล่านักบินอวกาศก็อาจเสี่ยงอันตรายอย่างร้ายแรงในการกระทำดังกล่าว ทั้งการช่วยเหลือและการประกอบชิ้นส่วนสถานีอวกาศต้นแบบที่ไม่เกี่ยวข้องกันนั้น ไม่ได้เกิดขึ้นตามที่นักบินอวกาศได้รับการฝึกฝนมา ทำให้ NASA ต้องประเมินการวางแผนและการฝึกอบรมใหม่ รวมถึงการซ่อมแซมกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลด้วย หน่วยงานได้มอบหมายให้สตอรี่มัสเกรฟ (ผู้ซึ่งทำงานเกี่ยวกับขั้นตอนการซ่อมแซมดาวเทียมมาตั้งแต่ปี 1976) และนักบินอวกาศที่มีประสบการณ์อีก 6 คน รวมถึงสองคนจากภารกิจ STS-49 เข้าร่วมภารกิจนี้ ผู้อำนวยการภารกิจคนแรกนับตั้งแต่โครงการอพอลโลจะประสานงานกับลูกเรือที่มีประสบการณ์การบินด้วยกระสวยอวกาศ 16 ครั้งก่อนหน้านี้ นักบินอวกาศได้รับการฝึกฝนให้ใช้เครื่องมือเฉพาะทางประมาณหนึ่งร้อยชิ้น^{[ 111 ]}

ความร้อนเป็นปัญหาในการเดินอวกาศครั้งก่อนๆ ซึ่งเกิดขึ้นในที่ที่มีแสงแดด ฮับเบิลจำเป็นต้องได้รับการซ่อมแซมในที่ที่ไม่มีแสงแดด มัสเกรฟค้นพบระหว่างการฝึกในสุญญากาศ เจ็ดเดือนก่อนภารกิจ ว่าถุงมือของชุดอวกาศไม่สามารถป้องกันความหนาวเย็นของอวกาศได้อย่างเพียงพอ หลังจากที่STS-57ยืนยันปัญหานี้ในวงโคจร นาซาจึงเปลี่ยนอุปกรณ์ ขั้นตอน และแผนการบินอย่างรวดเร็ว มีการจำลองภารกิจทั้งหมดเจ็ดครั้งก่อนการปล่อย ซึ่งเป็นการเตรียมการที่ละเอียดถี่ถ้วนที่สุดในประวัติศาสตร์ของกระสวยอวกาศ ไม่มีแบบจำลองฮับเบิลที่สมบูรณ์ ดังนั้นนักบินอวกาศจึงศึกษาแบบจำลองต่างๆ มากมาย (รวมถึงแบบจำลองที่พิพิธภัณฑ์สมิธโซเนียน) และนำรายละเอียดที่แตกต่างและขัดแย้งกันมารวมกันในใจ^{[ 112 ]}

ภารกิจบริการที่ 1 ดำเนินการบนยานEndeavourในเดือนธันวาคม พ.ศ. 2536 และเกี่ยวข้องกับการติดตั้งเครื่องมือและอุปกรณ์อื่นๆ หลายอย่างในช่วงสิบวัน ที่สำคัญที่สุดคือเครื่องวัดแสงความเร็วสูงถูกแทนที่ด้วย ชุดเลนส์แก้ไข COSTARและ WF/PC ถูกแทนที่ด้วยกล้อง Wide Field and Planetary Camera 2 (WFPC2) พร้อมระบบแก้ไขทางแสงภายในแผงโซลาร์เซลล์และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ขับเคลื่อนก็ถูกเปลี่ยนใหม่เช่นกัน รวมถึงไจโรสโคปสี่ตัวในระบบชี้เป้าของกล้องโทรทรรศน์ หน่วยควบคุมไฟฟ้าสองหน่วยและส่วนประกอบไฟฟ้าอื่นๆ และแมกนีโตมิเตอร์สองตัว คอมพิวเตอร์บนยานได้รับการอัปเกรดด้วยตัวประมวลผล ร่วมเพิ่มเติม และวงโคจรของฮับเบิลก็ได้รับการปรับเพิ่มขึ้น^{[ 86 ]}

เมื่อวันที่ 13 มกราคม พ.ศ. 2537 นาซาประกาศว่าภารกิจประสบความสำเร็จอย่างสมบูรณ์และแสดงภาพที่คมชัดขึ้นเป็นครั้งแรก^{[ 113 ]} ภารกิจนี้เป็นหนึ่งในภารกิจที่ซับซ้อนที่สุดที่ดำเนินการมาจนถึงขณะนั้น โดยเกี่ยวข้องกับช่วงเวลา กิจกรรมนอกยานอวกาศที่ยาวนานถึงห้าช่วง ความสำเร็จของภารกิจนี้เป็นประโยชน์อย่างมากสำหรับนาซา เช่นเดียวกับนักดาราศาสตร์ที่ตอนนี้มีกล้องโทรทรรศน์อวกาศที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น^{[ 78 ] [ 114 ]}

ภารกิจซ่อมบำรุงครั้งที่ 2 ซึ่งดำเนินการโดยดิสคัฟเวอรีในเดือนกุมภาพันธ์ พ.ศ. 2540 ได้เปลี่ยน GHRS และ FOS ด้วยสเปกโตรกราฟภาพกล้องโทรทรรศน์อวกาศ (STIS) และกล้องอินฟราเรดใกล้และสเปกโตรมิเตอร์หลายวัตถุ (NICMOS) เปลี่ยนเครื่องบันทึกเทปวิศวกรรมและวิทยาศาสตร์ด้วยเครื่องบันทึกโซลิดสเตทใหม่ และซ่อมแซมฉนวนกันความร้อน^{[ 115 ]} NICMOS มีแผ่นระบายความร้อน ที่ทำจาก ไนโตรเจนแข็งเพื่อลดสัญญาณรบกวนทางความร้อนจากอุปกรณ์ แต่หลังจากติดตั้งได้ไม่นานการขยายตัวทางความร้อน ที่ไม่คาดคิด ทำให้ส่วนหนึ่งของแผ่นระบายความร้อนสัมผัสกับแผ่นกั้นแสง ส่งผลให้อุปกรณ์ร้อนขึ้นอย่างรวดเร็วและลดอายุการใช้งานที่คาดไว้เดิม 4.5 ปี เหลือเพียงประมาณสองปี^{[ 116 ]}

ภารกิจซ่อมบำรุง 3A ซึ่งดำเนินการโดยดิสคัฟเวอรีเกิดขึ้นในเดือนธันวาคม พ.ศ. 2542 และเป็นภารกิจที่แยกออกมาจากภารกิจซ่อมบำรุง 3 หลังจากที่ไจโรสโคปบนยาน 3 ใน 6 ตัวเกิดความเสียหาย ตัวที่สี่เกิดความเสียหายไม่กี่สัปดาห์ก่อนเริ่มภารกิจ ทำให้กล้องโทรทรรศน์ไม่สามารถทำการสังเกตการณ์ทางวิทยาศาสตร์ได้ ภารกิจนี้ได้เปลี่ยนไจโรสโคป ทั้ง 6 ตัว เปลี่ยนเซ็นเซอร์นำทางละเอียดและคอมพิวเตอร์ ติดตั้งชุดปรับปรุงแรงดัน/อุณหภูมิ (VIK) เพื่อป้องกันการชาร์จแบตเตอรี่เกิน และเปลี่ยนผ้าห่มฉนวนกันความร้อน^{[ 117 ]}

ภารกิจซ่อมบำรุง Mission 3B ที่ดำเนินการโดยโคลัมเบียในเดือนมีนาคม พ.ศ. 2545 ได้มีการติดตั้งเครื่องมือใหม่ โดย FOC (ซึ่งยกเว้นเซ็นเซอร์นำทางละเอียดเมื่อใช้สำหรับการวัดตำแหน่งทางดาราศาสตร์ เป็นเครื่องมือดั้งเดิมชิ้นสุดท้าย) ถูกแทนที่ด้วยAdvanced Camera for Surveys (ACS) ซึ่งหมายความว่า COSTAR ไม่จำเป็นอีกต่อไป เนื่องจากเครื่องมือใหม่ทั้งหมดมีการแก้ไขความคลาดเคลื่อนของกระจกหลักในตัว^{[ 105 ]}ภารกิจนี้ยังได้ฟื้นฟู NICMOS โดยการติดตั้งระบบระบายความร้อนแบบวงจรปิด^{[ 116 ]}และเปลี่ยนแผงโซลาร์เซลล์เป็นครั้งที่สอง ซึ่งให้พลังงานเพิ่มขึ้น 30 เปอร์เซ็นต์^{[ 118 ]}

กล้องโทรทรรศน์ฮับเบิลระหว่างภารกิจซ่อมบำรุงครั้งที่ 4

กล้องโทรทรรศน์ฮับเบิลหลังจากปล่อยสู่บรรยากาศโลก

แผนงานระบุว่าฮับเบิลจะได้รับการซ่อมบำรุงในเดือนกุมภาพันธ์ พ.ศ. 2548 แต่ภัยพิบัติโคลัมเบียในปี พ.ศ. 2546 ซึ่งยานอวกาศแตกสลายระหว่างการกลับเข้าสู่ชั้นบรรยากาศ ส่งผลกระทบอย่างกว้างขวางต่อโครงการฮับเบิลและภารกิจอื่นๆ ของนาซา ผู้บริหารนาซาฌอน โอ'คีฟตัดสินใจว่าภารกิจกระสวยอวกาศในอนาคตทั้งหมดจะต้องสามารถเข้าถึงสถานีอวกาศนานาชาติ ซึ่งเป็นที่ปลอดภัยได้ หากเกิดปัญหาขึ้นระหว่างการบิน เนื่องจากไม่มีกระสวยอวกาศลำใดที่สามารถไปถึงทั้ง HST และสถานีอวกาศในภารกิจเดียวกันได้ ภารกิจซ่อมบำรุงที่มีมนุษย์ควบคุมในอนาคตจึงถูกยกเลิก^{[ 119 ]}การตัดสินใจนี้ถูกวิพากษ์วิจารณ์โดยนักดาราศาสตร์จำนวนมากที่รู้สึกว่าฮับเบิลมีคุณค่ามากพอที่จะคุ้มค่ากับความเสี่ยงของมนุษย์^{[ 120 ]}กล้องโทรทัศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ (JWST) ซึ่งเป็นกล้องโทรทัศน์อวกาศรุ่นต่อจาก HST ที่วางแผนไว้ในปี 2004 นั้น คาดว่าจะไม่ปล่อยขึ้นสู่อวกาศจนกว่าจะถึงอย่างน้อยปี 2011 ในที่สุด JWST ก็ถูกปล่อยขึ้นสู่อวกาศในเดือนธันวาคม 2021 ^{[ 121 ]}ช่องว่างในความสามารถในการสังเกตการณ์อวกาศระหว่างการปลดประจำการของฮับเบิลและการใช้งานกล้องโทรทัศน์อวกาศรุ่นต่อจากนั้นเป็นเรื่องที่น่ากังวลอย่างมากสำหรับนักดาราศาสตร์หลายคน เนื่องจาก HST มีผลกระทบทางวิทยาศาสตร์อย่างมาก^{[ 122 ]}การพิจารณาว่า JWST จะไม่ได้อยู่ในวงโคจรต่ำของโลก และด้วยเหตุนี้จึงไม่สามารถอัปเกรดหรือซ่อมแซมได้ง่ายในกรณีที่เกิดความล้มเหลวในระยะแรก ยิ่งทำให้ความกังวลเพิ่มมากขึ้น ในทางกลับกัน เจ้าหน้าที่ของ NASA ก็กังวลว่าการให้บริการฮับเบิลต่อไปจะทำให้เงินทุนจากโครงการอื่น ๆ หมดไปและทำให้ JWST ล่าช้า^{[ 123 ]}

ในเดือนมกราคม พ.ศ. 2547 โอ'คีฟกล่าวว่าเขาจะทบทวนการตัดสินใจยกเลิกภารกิจซ่อมบำรุงครั้งสุดท้ายของกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล (HST) เนื่องจากเสียงวิพากษ์วิจารณ์จากสาธารณชนและคำขอจากรัฐสภาให้ NASA หาทางรักษากล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลไว้ สถาบันวิทยาศาสตร์แห่งชาติได้จัดตั้งคณะกรรมการอย่างเป็นทางการ ซึ่งได้แนะนำในเดือนกรกฎาคม พ.ศ. 2547 ว่าควรอนุรักษ์กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลไว้แม้จะมีความเสี่ยงที่เห็นได้ชัด รายงานของพวกเขากระตุ้นให้ "NASA ไม่ควรดำเนินการใดๆ ที่จะขัดขวางภารกิจซ่อมบำรุงกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลโดยกระสวยอวกาศ" ^{[ 124 ]}ในเดือนสิงหาคม พ.ศ. 2547 โอ'คีฟขอให้ศูนย์การบินอวกาศก็อดดาร์ดเตรียมข้อเสนอโดยละเอียดสำหรับภารกิจซ่อมบำรุงด้วยหุ่นยนต์ แผนเหล่านี้ถูกยกเลิกในภายหลัง โดยภารกิจหุ่นยนต์ถูกอธิบายว่า "ไม่สามารถทำได้" ^{[ 125 ]}ในช่วงปลายปี พ.ศ. 2547 สมาชิกสภาคองเกรสหลายคน นำโดยวุฒิสมาชิกบาร์บารา มิคุลสกีได้จัดการรับฟังความคิดเห็นสาธารณะและต่อสู้โดยได้รับการสนับสนุนจากประชาชนจำนวนมาก (รวมถึงจดหมายหลายพันฉบับจากเด็กนักเรียนทั่วสหรัฐอเมริกา) เพื่อให้รัฐบาลบุชและนาซาพิจารณาใหม่เกี่ยวกับการตัดสินใจยกเลิกแผนภารกิจกู้ภัยกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล^{[ 126 ]}

การเสนอชื่อไมเคิล ดี. กริฟฟิน เป็นผู้บริหารนาซาคนใหม่ในเดือนเมษายน พ.ศ. 2548 ได้เปลี่ยนสถานการณ์ เนื่องจากกริฟฟินระบุว่าเขาจะพิจารณาภารกิจซ่อมบำรุงที่มีลูกเรือ^{[ 127 ]}ไม่นานหลังจากได้รับการแต่งตั้ง กริฟฟินได้อนุญาตให้ก็อดดาร์ดดำเนินการเตรียมการสำหรับเที่ยวบินซ่อมบำรุงฮับเบิลที่มีลูกเรือ โดยกล่าวว่าเขาจะตัดสินใจขั้นสุดท้ายหลังจากภารกิจกระสวยอวกาศสองครั้งถัดไป ในเดือนตุลาคม พ.ศ. 2549 กริฟฟินได้อนุมัติขั้นสุดท้าย และภารกิจ 11 วันของแอตแลนติสมีกำหนดในเดือนตุลาคม พ.ศ. 2551 หน่วยจัดการข้อมูลหลักของฮับเบิลล้มเหลวในเดือนกันยายน พ.ศ. 2551 ^{[ 128 ]}ทำให้การรายงานข้อมูลทางวิทยาศาสตร์ทั้งหมดหยุดชะงักจนกว่าหน่วยสำรองจะใช้งานได้ในวันที่ 25 ตุลาคม พ.ศ. 2551 ^{[ 129 ]}เนื่องจากความล้มเหลวของหน่วยสำรองจะทำให้ HST ไร้ประโยชน์ ภารกิจซ่อมบำรุงจึงถูกเลื่อนออกไปเพื่อรวมการเปลี่ยนหน่วยหลัก^{[ 128 ]}

ภารกิจซ่อมบำรุงครั้งที่ 4 (SM4) ซึ่งดำเนินการโดยยานอวกาศแอตแลนติสในเดือนพฤษภาคม พ.ศ. 2552 เป็นภารกิจกระสวยอวกาศครั้งสุดท้ายตามกำหนดการสำหรับกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล^{[ 106 ] [ 130 ]} SM4 ได้ติดตั้งหน่วยจัดการข้อมูลทดแทน ซ่อมแซมระบบ ACS และ STIS ติดตั้งแบตเตอรี่นิกเกิล-ไฮโดรเจน ที่ได้รับการปรับปรุง และเปลี่ยนส่วนประกอบอื่นๆ รวมถึงไจโรสโคปทั้งหกตัว SM4 ยังติดตั้งเครื่องมือสังเกตการณ์ใหม่สองชิ้น ได้แก่ กล้องมุมกว้าง 3 (WFC3) และสเปกโทรกราฟต้นกำเนิดจักรวาล (COS) ^{[ 131 ]}และระบบจับภาพและนัดพบแบบนุ่มนวลซึ่งจะช่วยให้สามารถนัดพบ จับ และกำจัดกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลได้อย่างปลอดภัยในอนาคต ไม่ว่าจะเป็นภารกิจที่มีลูกเรือหรือภารกิจหุ่นยนต์^{[ 132 ]} ยกเว้น ช่องความละเอียดสูงของ ACS ซึ่งไม่สามารถซ่อมแซมได้และถูกปิดใช้ งาน ^{[ 133 ] [ 134 ] [ 135 ]}งานที่ดำเนินการระหว่าง SM4 ทำให้กล้องโทรทรรศน์อวกาศทำงานได้อย่างสมบูรณ์^{[ 106 ]}

ในข่าวประชาสัมพันธ์เดือนสิงหาคม 2556 CANDELSถูกกล่าวถึงว่าเป็น "โครงการที่ใหญ่ที่สุดในประวัติศาสตร์ของฮับเบิล" การสำรวจนี้ "มีเป้าหมายเพื่อสำรวจวิวัฒนาการของกาแล็กซีในเอกภพยุคแรก และเมล็ดพันธุ์แรกของโครงสร้างจักรวาลในช่วงเวลาน้อยกว่าหนึ่งพันล้านปีหลังจากบิ๊กแบง" ^{[ 137 ]}เว็บไซต์โครงการ CANDELS อธิบายเป้าหมายของการสำรวจไว้ดังนี้: ^{[ 138 ]}

โครงการสำรวจ Cosmic Assembly Near-IR Deep Extragalactic Legacy Survey ออกแบบมาเพื่อบันทึกวิวัฒนาการของกาแล็กซีในช่วงหนึ่งในสามแรก ตั้งแต่ z = 8 ถึง 1.5 โดยใช้การถ่ายภาพเชิงลึกของกาแล็กซีมากกว่า 250,000 แห่ง ด้วย WFC3/IR และ ACS นอกจากนี้ยังจะค้นหาซูเปอร์โนวาประเภท Ia ครั้งแรกที่อยู่นอกเหนือ z ​​> 1.5 และสร้างความถูกต้องแม่นยำของซูเปอร์โนวาเหล่านั้นในฐานะมาตรฐานอ้างอิงสำหรับจักรวาลวิทยา มีการเลือกพื้นที่ท้องฟ้าหลายความยาวคลื่นชั้นนำห้าแห่ง แต่ละแห่งมีข้อมูลหลายความยาวคลื่นจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศสปิตเซอร์และสิ่งอำนวยความสะดวกอื่นๆ และมีข้อมูลสเปกโทรสโกปีอย่างละเอียดของกาแล็กซีที่สว่างกว่า การใช้พื้นที่ห้าแห่งที่แยกจากกันอย่างกว้างขวางช่วยลดความแปรปรวนของจักรวาลและให้ตัวอย่างกาแล็กซีที่สมบูรณ์และมีความน่าเชื่อถือทางสถิติ ตั้งแต่กาแล็กซีที่มีมวลน้อยกว่า 10⁹ เท่าของ^มวลของดวงอาทิตย์ ไปจนถึง z ~ 8

โปรแกรมดังกล่าวมีชื่ออย่างเป็นทางการว่า "Hubble Deep Fields Initiative 2012" โดยมีเป้าหมายเพื่อพัฒนาความรู้เกี่ยวกับการก่อตัวของกาแล็กซี ในยุคแรกเริ่ม โดยการศึกษากาแล็กซีที่มีค่าเรดชิฟต์สูงในบริเวณที่ว่างเปล่าด้วยความช่วยเหลือของเลนส์โน้มถ่วงเพื่อมองเห็น "กาแล็กซีที่จางที่สุดในจักรวาลอันไกลโพ้น" ^{[ 139 ]}หน้าเว็บ Frontier Fields อธิบายเป้าหมายของโปรแกรมไว้ดังนี้:

• เพื่อเปิดเผยกลุ่มกาแล็กซีที่มีค่า z = 5–10 ซึ่งก่อนหน้านี้ไม่สามารถเข้าถึงได้ และมีความสว่างน้อยกว่ากาแล็กซีที่รู้จักในปัจจุบันถึงสิบถึงห้าสิบเท่า
• เพื่อเสริมสร้างความเข้าใจของเราเกี่ยวกับมวลของดาวฤกษ์และประวัติการก่อตัวของดาวฤกษ์ในกาแล็กซีที่มีมวลต่ำกว่า L* ในช่วงเวลาแรกเริ่ม
• เพื่อให้ได้มาซึ่งลักษณะทางสัณฐานวิทยาที่มีนัยสำคัญทางสถิติเป็นครั้งแรกของกาแล็กซีที่กำลังสร้างดาวฤกษ์ที่ z > 5
• เพื่อค้นหากาแล็กซี z > 8 ที่ยืดออกมากพอโดยเลนส์กระจุกดาวเพื่อให้สามารถมองเห็นโครงสร้างภายในได้ และ/หรือขยายใหญ่ขึ้นมากพอโดยเลนส์กระจุกดาวเพื่อการติดตามผลทางสเปกโทรสโกปี^{[ 140 ]}

การสำรวจวิวัฒนาการจักรวาล (COSMOS) ^{[ 141 ]}เป็นการสำรวจทางดาราศาสตร์ที่ออกแบบมาเพื่อตรวจสอบการก่อตัวและวิวัฒนาการของกาแล็กซีโดยพิจารณาจากทั้งเวลาจักรวาล (เรดชิฟต์) และสภาพแวดล้อมของกาแล็กซีในท้องถิ่น การสำรวจครอบคลุมพื้นที่สองตารางองศาในแนวเส้นศูนย์สูตรด้วยสเปกโทรสโกปีและการถ่ายภาพรังสีเอกซ์ถึงคลื่นวิทยุโดยกล้องโทรทรรศน์อวกาศหลักส่วนใหญ่และกล้องโทรทรรศน์ภาคพื้นดินขนาดใหญ่จำนวนหนึ่ง^{[ 142 ]}ทำให้เป็นพื้นที่เป้าหมายสำคัญของฟิสิกส์ดาราศาสตร์นอกกาแล็กซี COSMOS เปิดตัวในปี 2549 ในฐานะโครงการที่ใหญ่ที่สุดที่กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลดำเนินการในขณะนั้น และยังคงเป็นพื้นที่ท้องฟ้าต่อเนื่องที่ใหญ่ที่สุดที่ครอบคลุมเพื่อวัตถุประสงค์ในการทำแผนที่ห้วงอวกาศในพื้นที่ว่างเปล่ามีพื้นที่มากกว่าดวงจันทร์บนท้องฟ้า 2.5 เท่า และใหญ่กว่าพื้นที่ CANDELS ที่ใหญ่ที่สุดถึง 17 เท่า ความร่วมมือทางวิทยาศาสตร์ของ COSMOS ที่ก่อตั้งขึ้นจากการสำรวจ COSMOS ครั้งแรกเป็นความร่วมมือนอกกาแล็กซีที่ใหญ่ที่สุดและดำเนินมายาวนานที่สุด ซึ่งเป็นที่รู้จักในด้านความเป็นมิตรและความเปิดกว้าง การศึกษากาแล็กซีในสภาพแวดล้อมของพวกมันสามารถทำได้เฉพาะกับพื้นที่ท้องฟ้าขนาดใหญ่ที่ใหญ่กว่าครึ่งตารางองศา^{[ 143 ]}มีการตรวจพบกาแล็กซีมากกว่าสองล้านแห่ง ครอบคลุม 90% ของอายุของจักรวาลความร่วมมือ COSMOS นำโดยCaitlin Casey , Jeyhan Kartaltepeและ Vernesa Smolcic และมีนักวิทยาศาสตร์มากกว่า 200 คนจากหลายสิบประเทศเข้าร่วม^{[ 141 ]}

โครงการสำรวจการเลนส์ความโน้มถ่วงและซูเปอร์โนวาด้วยกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล (CLASH) เป็นโครงการของกระทรวงการคลังตั้งแต่ปี 2010 ถึง 2013 ซึ่งดำเนินการโดยกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลเพื่อสังเกตกลุ่มกาแล็กซีขนาดใหญ่ 25 กลุ่มโดยใช้การเลนส์ความโน้มถ่วง CLASH มีเป้าหมายเพื่อตรวจสอบการกระจายตัวของสสารมืดและพลังงานมืดในกลุ่มกาแล็กซีขนาดใหญ่ด้วยเครื่องมือใหม่ที่ติดตั้งในปี 2009 ภาพที่แสดงผลกระทบของการเลนส์ความโน้มถ่วงเป็นวิธีการหนึ่งในการตรวจจับสสารมืดและพลังงานมืด และ CLASH มุ่งเน้นไปที่การพยายามทำความเข้าใจหัวข้อลึกลับทั้งสองนี้ให้ดียิ่งขึ้น^{[ 144 ]}

โครงการภาพถ่ายแพนโครมาติกฮับเบิลแอนโดรเมดาเทรเชอรี (PHAT และ PHAST) เป็นภาพถ่ายที่กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลถ่ายไว้ระหว่างเดือนกรกฎาคม 2553 ถึงตุลาคม 2556 เพื่อทำแผนที่ครึ่งเหนือของกาแล็กซีแอนโดรเมดาและระหว่างเดือนธันวาคม 2564 ถึงมกราคม 2567 เพื่อทำแผนที่ครึ่งใต้ แอนโดรเมดาเป็นกาแล็กซีขนาดใหญ่ที่อยู่ใกล้กับกาแล็กซีทางช้างเผือกมากที่สุด และฮับเบิลได้สร้างภาพโมเสก ที่มีความละเอียดและความละเอียดสูงสุด เท่าที่เคยมีมาของแอนโดรเมดา ในภาพรวมของทั้งสองโครงการนี้ สามารถมองเห็นดาวฤกษ์ได้ถึง 200 ล้านดวง จากดาวฤกษ์ทั้งหมด 1 ล้านล้านดวงในแอนโดรเมดา แต่ละดวงดูเหมือนเม็ดทราย ครึ่งเหนือ PHAT ได้รับการทำแผนที่ในช่วงคลื่นใกล้อัลตราไวโอเลต แสงที่มองเห็นได้ และแสงใกล้อินฟราเรด ใน 828 วงโคจร และเผยแพร่ในเดือนมกราคม 2015 ครึ่งใต้ PHAST ได้รับการทำแผนที่ในช่วงคลื่นใกล้อัลตราไวโอเลตและแสงที่มองเห็นได้ ใน 195 วงโคจร และเผยแพร่ในเดือนมกราคม 2025 การสังเกตกาแล็กซีแอนโดรเมดาในรายละเอียดเช่นนี้เป็นทางเลือกที่ดีที่สุดสำหรับการสังเกตกาแล็กซีทางช้างเผือก เนื่องจากโลกอยู่ภายในกาแล็กซีทางช้างเผือกและไม่สามารถสังเกตกาแล็กซีทางช้างเผือกส่วนใหญ่ได้ เนื่องจากตัวกาแล็กซีเองบดบังการสังเกตท้องฟ้าถึง 20% และส่วนใหญ่ของกาแล็กซี เพื่อให้ได้ภาพโมเสกนี้ จำเป็นต้องใช้การโคจรของกล้องโทรทรรศน์ฮับเบิลถึง 1,023 วงโคจร ภาพโมเสกนี้ประกอบด้วยพิกเซลอย่างน้อย 2.5  พันล้านพิกเซล^{[ 146 ] [ 147 ] [ 148 ] [ 149 ]}

ใครๆ ก็สามารถสมัครขอเวลาใช้งานกล้องโทรทรรศน์ได้ ไม่มีข้อจำกัดเรื่องสัญชาติหรือสังกัดทางวิชาการ แต่เงินทุนสำหรับการวิเคราะห์มีให้เฉพาะสถาบันในสหรัฐอเมริกาเท่านั้น^{[ 150 ]}การแข่งขันเพื่อขอเวลาใช้งานกล้องโทรทรรศน์นั้นเข้มข้นมาก โดยมีข้อเสนอประมาณหนึ่งในห้าที่ส่งเข้ามาในแต่ละรอบเท่านั้นที่ได้รับเวลาใช้งานตามกำหนดการ^{[ 151 ] [ 152 ]}

มีการออกประกาศรับข้อเสนอประมาณปีละครั้ง โดยจัดสรรเวลาสำหรับรอบประมาณหนึ่งปี ข้อเสนอแบ่งออกเป็นหลายประเภท ข้อเสนอ "ผู้สังเกตการณ์ทั่วไป" เป็นประเภทที่พบได้บ่อยที่สุด ครอบคลุมการสังเกตการณ์ตามปกติ "การสังเกตการณ์แบบสแนปช็อต" คือการสังเกตการณ์ที่เป้าหมายต้องการเวลาใช้กล้องโทรทรรศน์เพียง 45 นาทีหรือน้อยกว่านั้น รวมทั้งค่าใช้จ่ายอื่นๆ เช่น การหาเป้าหมาย การสังเกตการณ์แบบสแนปช็อตใช้เพื่อเติมเต็มช่องว่างในตารางเวลาของกล้องโทรทรรศน์ที่ไม่สามารถเติมเต็มได้ด้วยโปรแกรมผู้สังเกตการณ์ทั่วไปปกติ^{[ 153 ]}

นักดาราศาสตร์อาจเสนอโครงการ "เป้าหมายแห่งโอกาส" โดยจะมีการกำหนดเวลาสังเกตการณ์หากเกิดเหตุการณ์ชั่วคราวตามโครงการในช่วงรอบการกำหนดเวลา นอกจากนี้ ยังมีการจัดสรรเวลาใช้งานกล้องโทรทรรศน์สูงสุด 10% สำหรับ "ดุลยพินิจของผู้อำนวยการ" (DD) นักดาราศาสตร์สามารถยื่นขอใช้เวลา DD ได้ตลอดทั้งปี และโดยทั่วไปจะมอบให้สำหรับการศึกษาปรากฏการณ์ชั่วคราวที่ไม่คาดคิด เช่น ซูเปอร์โนวา^{[ 154 ]}

การใช้เวลา DD อื่นๆ ได้แก่ การสังเกตการณ์ที่นำไปสู่ภาพของ Hubble Deep Field และ Hubble Ultra Deep Field และในสี่รอบแรกของเวลากล้องโทรทรรศน์ การสังเกตการณ์ที่ดำเนินการโดยนักดาราศาสตร์สมัครเล่น^{[ 155 ] [ 156 ]}

ในปี 2555 ESA ได้จัดการประกวดการประมวลผลภาพสาธารณะของข้อมูลฮับเบิลเพื่อส่งเสริมการค้นพบ "ขุมทรัพย์ที่ซ่อนอยู่" ในข้อมูลดิบของฮับเบิล^{[ 157 ] [ 158 ]}

ริคคาร์โด จิอัคโคนีผู้อำนวยการคนแรกของ STScI ประกาศในปี 1986 ว่าเขาตั้งใจจะอุทิศเวลาตามดุลยพินิจของผู้อำนวยการบางส่วนให้กับนักดาราศาสตร์สมัครเล่นได้ใช้กล้องโทรทรรศน์ เวลาทั้งหมดที่จัดสรรนั้นมีเพียงไม่กี่ชั่วโมงต่อรอบ แต่ก็สร้างความสนใจอย่างมากในหมู่นักดาราศาสตร์สมัครเล่น^{[ 155 ] [ 156 ]}

ข้อเสนอขอเวลาใช้งานกล้องโทรทรรศน์อวกาศสำหรับนักดาราศาสตร์สมัครเล่นได้รับการตรวจสอบอย่างเข้มงวดโดยคณะกรรมการของนักดาราศาสตร์สมัครเล่น และจะมอบเวลาใช้งานให้เฉพาะข้อเสนอที่ถือว่ามีคุณค่าทางวิทยาศาสตร์อย่างแท้จริง ไม่ซ้ำซ้อนกับข้อเสนอที่ทำโดยนักดาราศาสตร์มืออาชีพ และต้องใช้ความสามารถเฉพาะของกล้องโทรทรรศน์อวกาศ นักดาราศาสตร์สมัครเล่น 13 คนได้รับเวลาใช้งานกล้องโทรทรรศน์อวกาศ โดยมีการสังเกตการณ์ระหว่างปี 1990 ถึง 1997 ^{[ 155 ]}หนึ่งในงานวิจัยดังกล่าวคือ " ดาวหางเปลี่ยนผ่าน–การค้นหา OH ในช่วงรังสี UV  " ข้อเสนอแรก "การศึกษาการสว่างขึ้นหลังสุริยุปราคาและการเปลี่ยนแปลงค่าอัลเบโดบนไอโอโดยใช้กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล" ได้รับการตีพิมพ์ใน^{วารสาร} Icarus [ ^{159 ]}ซึ่งเป็นวารสารที่อุทิศให้กับการศึกษาระบบสุริยะ งานวิจัยชิ้นที่สองจากกลุ่มนักดาราศาสตร์สมัครเล่นอีกกลุ่มหนึ่งก็ได้รับการตีพิมพ์ในIcarus เช่น กัน ^{[ 160 ]}อย่างไรก็ตาม หลังจากนั้น การลดงบประมาณที่ STScI ทำให้การสนับสนุนงานของนักดาราศาสตร์สมัครเล่นเป็นไปไม่ได้ และไม่มีโครงการสำหรับนักดาราศาสตร์สมัครเล่นเพิ่มเติมอีก^{[ 155 ] [ 156 ]}

ข้อเสนอของฮับเบิลปกติยังคงรวมถึงการค้นพบหรือวัตถุที่ค้นพบโดยนักดาราศาสตร์สมัครเล่นและนักวิทยาศาสตร์พลเมืองการสังเกตการณ์เหล่านี้มักเป็นการทำงานร่วมกับนักดาราศาสตร์มืออาชีพ หนึ่งในการสังเกตการณ์แรกสุดดังกล่าวคือจุดขาวใหญ่ในปี 1990 ^{[ 161 ]}บนดาวเสาร์ ซึ่งค้นพบโดยนักดาราศาสตร์สมัครเล่น S. Wilber ^{[ 162 ]}และสังเกตการณ์โดย HST ภายใต้ข้อเสนอของ J. Westphal ( Caltech ) ^{[ 163 ] [ 164 ]}การสังเกตการณ์โดยฮับเบิลในภายหลังโดยนักดาราศาสตร์มืออาชีพและสมัครเล่นรวมถึงการค้นพบโดย โครงการ Galaxy Zooเช่นกาแล็กซีVoorwerpjesและGreen Pea ^{[ 165 ] [ 166 ]}โครงการ "อัญมณีแห่งกาแล็กซี" อิงตามรายการวัตถุโดยอาสาสมัคร Galaxy Zoo ซึ่งย่อให้สั้นลงด้วยความช่วยเหลือจากการลงคะแนนออนไลน์^{[ 167 ]}นอกจากนี้ยังมีการสังเกตการณ์ดาวเคราะห์น้อยที่ค้นพบโดยนักดาราศาสตร์สมัครเล่น เช่น2I/Borisovและการเปลี่ยนแปลงในชั้นบรรยากาศของดาวพฤหัสบดีและดาวเสาร์ซึ่งเป็นดาวเคราะห์แก๊สยักษ์ หรือดาว ยูเรนัสและดาวเนปจูนซึ่ง เป็น ดาวเคราะห์ น้ำแข็งยักษ์ ^{[ 168 ] [ 169 ]}ในโครงการความร่วมมือระหว่างมืออาชีพ และมือสมัครเล่น Backyard Worldsมีการใช้ HST เพื่อสังเกตวัตถุมวลระดับดาวเคราะห์ที่เรียกว่าWISE J0830+2837การที่ HST ตรวจไม่พบวัตถุนี้ช่วยในการจำแนกวัตถุแปลกประหลาดนี้^{[ 170 ]}

ในช่วงต้นทศวรรษ 1980 NASA และ STScI ได้จัดตั้งคณะกรรมการ 4 ชุดเพื่อหารือเกี่ยวกับโครงการสำคัญ โครงการเหล่านี้มีความสำคัญทางวิทยาศาสตร์และต้องใช้เวลาในการใช้งานกล้องโทรทรรศน์เป็นจำนวนมาก ซึ่งจะถูกจัดสรรให้กับแต่ละโครงการโดยเฉพาะ เพื่อรับประกันว่าโครงการเหล่านี้จะแล้วเสร็จก่อนกำหนด ในกรณีที่กล้องโทรทรรศน์เกิดความเสียหายเร็วกว่าที่คาดไว้ คณะกรรมการได้ระบุโครงการดังกล่าวไว้ 3 โครงการ ได้แก่ 1) การศึกษาเกี่ยวกับตัวกลางระหว่างกาแล็กซีที่อยู่ใกล้เคียงโดยใช้เส้นดูดกลืน ของควาซาร์ เพื่อกำหนดคุณสมบัติของตัวกลางระหว่างกาแล็กซีและปริมาณก๊าซของกาแล็กซีและกลุ่มกาแล็กซี^{[ 171 ]} 2) การสำรวจความลึกปานกลางโดยใช้กล้อง Wide Field Camera เพื่อเก็บข้อมูลเมื่อใดก็ตามที่เครื่องมืออื่นกำลังถูกใช้งาน^{[ 172 ]}และ 3) โครงการเพื่อกำหนดค่าคงที่ของฮับเบิลภายในร้อยละ 10 โดยการลดข้อผิดพลาดทั้งภายนอกและภายในในการสอบเทียบมาตราส่วนระยะทาง^{[ 173 ]}

กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลได้ช่วยแก้ไขปัญหาที่ค้างคามานานในทางดาราศาสตร์บางประการ ในขณะเดียวกันก็ก่อให้เกิดคำถามใหม่ๆ ขึ้นมาด้วย ผลลัพธ์บางอย่างจำเป็นต้องใช้ทฤษฎี ใหม่ เพื่ออธิบาย^{[ 174 ]}

การค้นพบระบบสุริยะ

การชนกันของดาวหาง Shoemaker-Levy 9กับดาวพฤหัสบดีในปี 1994 เกิดขึ้นในช่วงเวลาที่เหมาะสมสำหรับนักดาราศาสตร์ เนื่องจากเกิดขึ้นเพียงไม่กี่เดือนหลังจากภารกิจซ่อมบำรุงครั้ง ที่ 1 ได้ฟื้นฟูประสิทธิภาพทางแสงของกล้องโทรทรรศน์ฮับเบิล ภาพของดาว พฤหัสบดีที่ถ่ายโดยฮับเบิล มีความคมชัดกว่าภาพใดๆ ที่ถ่ายได้นับตั้งแต่ยานวอยเอเจอร์ 2 ผ่านเข้า มาในปี 1979 และมีความสำคัญอย่างยิ่งในการศึกษาพลศาสตร์ของการชนกันของดาวหางขนาดใหญ่กับดาวพฤหัสบดี ซึ่งเชื่อกันว่าเหตุการณ์นี้จะเกิดขึ้นเพียงครั้งเดียวในรอบหลายศตวรรษ^{[ 189 ]}

ในเดือนมีนาคม พ.ศ. 2558 นักวิจัยได้ประกาศว่าการวัดแสงออโรร่ารอบแกนีมีด หนึ่งในดวงจันทร์ของดาวพฤหัสบดี เผยให้เห็นว่ามันมีมหาสมุทรใต้พื้นผิว โดยใช้กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลศึกษาการเคลื่อนที่ของแสงออโรร่า นักวิจัยได้กำหนดว่ามหาสมุทรน้ำเค็มขนาดใหญ่ช่วยลดปฏิสัมพันธ์ระหว่างสนามแม่เหล็กของดาวพฤหัสบดีและสนามแม่เหล็กของแกนีมีด มหาสมุทรนี้คาดว่ามี ความลึก 100 กิโลเมตร (60 ไมล์)ถูกกักอยู่ใต้เปลือกน้ำแข็งหนา150 กิโลเมตร (90 ไมล์) ^{[ 190 ] [ 191 ]}    

นอกจากนี้ HST ยังถูกใช้เพื่อศึกษาวัตถุในบริเวณรอบนอกของระบบสุริยะ รวมถึงดาวเคราะห์แคระพลูโต^{[ 192 ]}อีริส [ 193 ^{] และ}เซดนา [ ^{194 ] ใน}ช่วงเดือนมิถุนายนและกรกฎาคม พ.ศ. 2555 นักดาราศาสตร์ชาวสหรัฐฯ ที่ใช้กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลได้ค้นพบสติกซ์^ดวงจันทร์ดวงที่ห้าขนาดเล็กที่โคจรรอบพลูโต^{[ 195 ]}

ตั้งแต่เดือนมิถุนายนถึงสิงหาคม 2015 กล้องโทรทรรศน์ฮับเบิลถูกใช้เพื่อค้นหาวัตถุในแถบไคเปอร์ (KBO) สำหรับ ภารกิจขยายแถบไคเปอร์ (KEM) ของยาน นิวฮอไรซันส์เมื่อการค้นหาที่คล้ายกันด้วยกล้องโทรทรรศน์ภาคพื้นดินไม่พบเป้าหมายที่เหมาะสม^{[ 196 ]}ส่งผลให้มีการค้นพบ KBO ใหม่ อย่างน้อย 5 ดวง รวมถึงเป้าหมาย KEM ในที่สุด คือ486958 Arrokothซึ่งยานนิวฮอไรซันส์ได้บินผ่านอย่างใกล้ชิดเมื่อวันที่ 1 มกราคม 2019 ^{[ 197 ] [ 198 ] [ 199 ]}

ในเดือนเมษายน พ.ศ. 2565 NASA ประกาศว่านักดาราศาสตร์สามารถใช้ภาพจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล (HST) เพื่อกำหนดขนาดของนิวเคลียสของดาวหางC/2014 UN271 (Bernardinelli–Bernstein)ซึ่งเป็นนิวเคลียสของดาวหางน้ำแข็งที่ใหญ่ที่สุดเท่าที่นักดาราศาสตร์เคยเห็นมา นิวเคลียสของ C/2014 UN271 มีมวลประมาณห้าสิบล้านล้านตัน ซึ่งเป็นห้าสิบเท่าของมวลของดาวหางอื่นๆ ที่รู้จักในระบบสุริยะ^{[ 200 ]}

การวัดเชิงวัตถุประสงค์หลายประการแสดงให้เห็นถึงผลกระทบเชิงบวกของข้อมูลจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลต่อดาราศาสตร์ ณ ปี 2025 มี บทความวิจัย มากกว่า 22,000 ฉบับ ที่ตีพิมพ์ในวารสารวิชาการที่ผ่านการตรวจสอบโดยผู้ทรงคุณวุฒิโดยอ้างอิงจากข้อมูลจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล^{[ 210 ]}และยังมีบทความวิจัยอีกมากมายที่ปรากฏในรายงานการประชุมเมื่อพิจารณาบทความวิจัยหลายปีหลังจากการตีพิมพ์ พบว่าประมาณหนึ่งในสามของบทความวิจัยทางดาราศาสตร์ทั้งหมดไม่มี การ อ้างอิงในขณะที่บทความวิจัยที่อ้างอิงจากข้อมูลจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลมีเพียงสองเปอร์เซ็นต์เท่านั้นที่ไม่มีการอ้างอิง โดยเฉลี่ยแล้ว บทความวิจัยที่อ้างอิงจากข้อมูลจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลได้รับการอ้างอิงมากกว่าบทความวิจัยที่อ้างอิงจากข้อมูลที่ไม่ใช่ของฮับเบิลประมาณสองเท่า จากบทความวิจัย 200 ฉบับที่ตีพิมพ์ในแต่ละปีซึ่งได้รับการอ้างอิงมากที่สุด ประมาณ 10% อ้างอิงจากข้อมูลจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล^{[ 211 ]}

แม้ว่า HST จะช่วยงานวิจัยทางดาราศาสตร์ได้อย่างชัดเจน แต่ค่าใช้จ่ายทางการเงินก็สูงมาก การศึกษาเกี่ยวกับประโยชน์ทางดาราศาสตร์โดยเปรียบเทียบของกล้องโทรทรรศน์ขนาดต่างๆ พบว่า ในขณะที่บทความที่อ้างอิงจากข้อมูล HST ได้รับการอ้างอิงมากกว่ากล้องโทรทรรศน์ภาคพื้นดินขนาด4 เมตร (13 ฟุต) เช่น กล้องโทรทรรศน์วิลเลียม เฮอร์เชลถึง 15 เท่า แต่ HST มีค่าใช้จ่ายในการสร้างและบำรุงรักษาประมาณ 100 เท่า^{[ 212 ]}  

การตัดสินใจเลือกระหว่างการสร้างกล้องโทรทรรศน์ภาคพื้นดินกับกล้องโทรทรรศน์อวกาศนั้นซับซ้อน แม้กระทั่งก่อนที่ฮับเบิลจะถูกปล่อยขึ้นสู่อวกาศ เทคนิคภาคพื้นดินเฉพาะทาง เช่นการแทรกสอดแบบปิดบังรูรับแสง ก็ได้ภาพแสงและอินฟราเรดที่มีความละเอียดสูงกว่าที่ฮับเบิลจะทำได้ แม้ว่าจะจำกัดเฉพาะเป้าหมายที่สว่างกว่าเป้าหมายที่จางที่สุดที่ฮับเบิลสังเกตได้ ประมาณ ^{10⁸ เท่าก็ตาม [ 213 ] [ 214 ]}นับตั้งแต่นั้นมา ความก้าวหน้าในด้านระบบปรับแก้ภาพได้ขยายขีดความสามารถในการถ่ายภาพความละเอียดสูงของกล้องโทรทรรศน์ภาคพื้นดินไปสู่การถ่ายภาพอินฟราเรดของวัตถุที่จาง การมีประโยชน์ของระบบปรับแก้ภาพเมื่อเทียบกับการสังเกตการณ์ของ HST ขึ้นอยู่กับรายละเอียดเฉพาะของคำถามวิจัยที่กำลังถามอย่างมาก ในแถบแสงที่มองเห็นได้ ระบบปรับแก้ภาพสามารถแก้ไขได้เฉพาะขอบเขตการมองเห็นที่ค่อนข้างเล็ก ในขณะที่ HST สามารถทำการถ่ายภาพแสงที่มีความละเอียดสูงในขอบเขตที่กว้างกว่า^{[ 215 ]}ยิ่งไปกว่านั้น ฮับเบิลสามารถถ่ายภาพวัตถุที่จางกว่าได้ เนื่องจากกล้องโทรทรรศน์ภาคพื้นดินได้รับผลกระทบจากพื้นหลังของแสงที่กระเจิงซึ่งเกิดจากชั้นบรรยากาศของโลก^{[ 216 ]}

นอกจากผลลัพธ์ทางวิทยาศาสตร์แล้ว กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลยังได้มีส่วนสำคัญต่อวิศวกรรมการบินและอวกาศโดยเฉพาะอย่างยิ่งประสิทธิภาพของระบบในวงโคจรต่ำของโลก (LEO) ข้อมูลเชิงลึกเหล่านี้เป็นผลมาจากอายุการใช้งานที่ยาวนานของฮับเบิลในวงโคจร เครื่องมือวัดที่ครอบคลุม และการนำชิ้นส่วนกลับมายังโลกเพื่อศึกษาในรายละเอียด โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ฮับเบิลมีส่วนช่วยในการศึกษาพฤติกรรมของ โครงสร้าง คอมโพสิตกราไฟต์ในสุญญากาศ การปนเปื้อนทางแสงจากก๊าซตกค้างและการซ่อมบำรุงโดยมนุษย์ความเสียหายจากรังสีต่ออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และเซ็นเซอร์ และพฤติกรรมระยะยาวของฉนวนหลายชั้น^{[ 217 ]}บทเรียนหนึ่งที่ได้เรียนรู้คือ ไจโรสโคปที่ประกอบโดยใช้ออกซิเจนความดันเพื่อส่งของเหลวแขวนลอยมีแนวโน้มที่จะล้มเหลวเนื่องจากการกัดกร่อนของสายไฟ ปัจจุบันไจโรสโคปประกอบโดยใช้ไนโตรเจนความดัน^{[ 218 ]}อีกประการหนึ่งคือ พื้นผิวทางแสงใน LEO สามารถมีอายุการใช้งานที่ยาวนานอย่างน่าประหลาดใจ ฮับเบิลคาดว่าจะใช้งานได้เพียง 15 ปี ก่อนที่กระจกจะใช้งานไม่ได้ แต่หลังจาก 14 ปี ก็ไม่มีการเสื่อมสภาพที่วัดได้^{[ 120 ]}สุดท้ายนี้ ภารกิจซ่อมบำรุงฮับเบิล โดยเฉพาะภารกิจที่ซ่อมบำรุงชิ้นส่วนที่ไม่ได้ออกแบบมาสำหรับการบำรุงรักษาในอวกาศ ได้มีส่วนช่วยในการพัฒนาเครื่องมือและเทคนิคใหม่ๆ สำหรับการซ่อมแซมในวงโคจร^{[ 219 ]}

ข้อมูลของฮับเบิลถูกจัดเก็บไว้บนยานอวกาศในตอนแรก เมื่อปล่อยขึ้นสู่อวกาศ ระบบจัดเก็บข้อมูลเป็นแบบเทปรีลแบบเก่าแต่ระบบเหล่านี้ถูกแทนที่ด้วยระบบจัดเก็บข้อมูลแบบโซลิดสเตท  ในระหว่างภารกิจซ่อมบำรุง ครั้งที่ 2 และ 3A กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลจะส่งข้อมูลทางวิทยุไปยังดาวเทียมในระบบติดตามและถ่ายทอดข้อมูลดาวเทียมวงโคจรค้างฟ้า (TDRSS) ประมาณวันละสองครั้ง จากนั้นดาวเทียมจะส่งข้อมูลทางวิทยาศาสตร์ลงมายังเสาอากาศไมโครเวฟกำลังขยายสูงขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 60 ฟุต (18 เมตร) สองต้นที่ตั้งอยู่ที่ศูนย์ทดสอบไวท์แซนด์สใน ไวท์แซนด์ส รัฐนิวเม็กซิโก^{[ 152 ]}จากนั้นข้อมูลจะถูกส่งไปยังศูนย์ควบคุมการปฏิบัติงานกล้องโทรทรรศน์อวกาศที่ศูนย์การบินอวกาศก็อดดาร์ด และสุดท้ายไปยังสถาบันวิทยาศาสตร์กล้องโทรทรรศน์อวกาศเพื่อจัดเก็บ^{[ 152 ]}ในแต่ละสัปดาห์ HST จะส่งข้อมูลลงมาประมาณ 140 กิกะบิต^{[ 2 ]}

ภาพทั้งหมดจากฮับเบิลเป็นภาพขาวดำระดับสีเทา ถ่ายผ่านตัวกรองหลายชนิด ซึ่งแต่ละชนิดจะยอมให้คลื่นแสงเฉพาะผ่านได้ และรวมอยู่ในกล้องแต่ละตัว ภาพสีสร้างขึ้นโดยการรวมภาพขาวดำที่ถ่ายผ่านตัวกรองต่างๆ เข้าด้วยกัน กระบวนการนี้ยังสามารถสร้าง ภาพ สีเทียมได้รวมถึงช่องอินฟราเรดและอัลตราไวโอเลต ซึ่งโดยทั่วไปอินฟราเรดจะแสดงเป็นสีแดงเข้ม และอัลตราไวโอเลตจะแสดงเป็นสีน้ำเงินเข้ม^{[ 221 ] [ 222 ]}

ข้อมูลทั้งหมดของฮับเบิลจะถูกเผยแพร่ในที่สุดผ่านทางMikulski Archive for Space Telescopesที่ STScI ^{[ 223 ]} CADC ^{[ 224 ]}และESA/ESAC [ ^{225 ] โดย}ปกติแล้วข้อมูลจะเป็นกรรมสิทธิ์ (มีให้เฉพาะหัวหน้าโครงการวิจัย (PI) และนักดาราศาสตร์ที่ได้รับมอบหมายจาก PI เท่านั้น) เป็นเวลาสิบสองเดือนหลังจากที่ทำการวิจัย PI สามารถยื่นคำร้องต่อผู้อำนวยการของ STScI เพื่อขยายหรือลดระยะเวลาที่เป็นกรรมสิทธิ์ในบางกรณีได้^{[ 226 ]}

การสังเกตการณ์ที่ทำในช่วงเวลาดุลพินิจของผู้อำนวยการจะได้รับการยกเว้นจากระยะเวลาที่เป็นกรรมสิทธิ์ และจะเผยแพร่สู่สาธารณะทันที ข้อมูลการสอบเทียบ เช่น แฟลตฟิลด์และดาร์กเฟรมก็สามารถเข้าถึงได้โดยสาธารณะทันทีเช่นกัน ข้อมูลทั้งหมดในคลังข้อมูลอยู่ใน รูปแบบ FITSซึ่งเหมาะสมสำหรับการวิเคราะห์ทางดาราศาสตร์ แต่ไม่เหมาะสำหรับการใช้งานสาธารณะ^{[ 227 ]}โครงการHubble Heritage Projectประมวลผลและเผยแพร่ภาพที่โดดเด่นที่สุดบางส่วนสู่สาธารณะในรูปแบบJPEGและTIFF ^{[ 228 ]}

ข้อมูลทางดาราศาสตร์ที่ได้จาก CCD ต้องผ่านขั้นตอนการปรับเทียบหลายขั้นตอนก่อนที่จะเหมาะสมสำหรับการวิเคราะห์ทางดาราศาสตร์ STScI ได้พัฒนาซอฟต์แวร์ที่ซับซ้อนซึ่งปรับเทียบข้อมูลโดยอัตโนมัติเมื่อมีการร้องขอจากคลังข้อมูลโดยใช้ไฟล์การปรับเทียบที่ดีที่สุดที่มีอยู่ การประมวลผลแบบ "on-the-fly" นี้หมายความว่าการร้องขอข้อมูลขนาดใหญ่อาจใช้เวลาหนึ่งวันหรือมากกว่านั้นในการประมวลผลและส่งคืน กระบวนการที่ข้อมูลได้รับการปรับเทียบโดยอัตโนมัติเรียกว่า "การลดไปป์ไลน์" และเป็นที่นิยมมากขึ้นในหอดูดาวขนาดใหญ่ นักดาราศาสตร์อาจเรียกไฟล์การปรับเทียบด้วยตนเองและเรียกใช้ซอฟต์แวร์การลดไปป์ไลน์ในเครื่องหากต้องการ ซึ่งอาจเป็นที่ต้องการเมื่อจำเป็นต้องใช้ไฟล์การปรับเทียบอื่นนอกเหนือจากที่เลือกโดยอัตโนมัติ^{[ 229 ]}

ข้อมูลฮับเบิลสามารถวิเคราะห์ได้โดยใช้แพ็กเกจต่างๆ มากมาย STScI ดูแลรักษา ซอฟต์แวร์ Space Telescope Science Data Analysis System (STSDAS) ที่สร้างขึ้นเอง ซึ่งประกอบด้วยโปรแกรมทั้งหมดที่จำเป็นในการดำเนินการลดข้อมูลดิบในขั้นตอนการประมวลผล รวมถึงเครื่องมือประมวลผลภาพทางดาราศาสตร์อื่นๆ อีกมากมายที่ปรับให้เหมาะสมกับความต้องการของข้อมูลฮับเบิล ซอฟต์แวร์นี้ทำงานเป็นโมดูลของIRAFซึ่งเป็นโปรแกรมลดข้อมูลทางดาราศาสตร์ที่ได้รับความนิยม^{[ 230 ]}

กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลฉลองครบรอบ 20 ปีในอวกาศเมื่อวันที่ 24 เมษายน พ.ศ. 2553 เพื่อเป็นการรำลึกถึงโอกาสนี้ NASA, ESA และสถาบันวิทยาศาสตร์กล้องโทรทรรศน์อวกาศ (STScI) ได้เผยแพร่ภาพจากเนบิวลาคารินา^{[ 237 ]}

เพื่อเป็นการเฉลิมฉลองครบรอบ 25 ปีของฮับเบิลในอวกาศเมื่อวันที่ 24 เมษายน 2558 STScI ได้เผยแพร่ภาพ กระจุกดาว เวสเตอร์ลุนด์ 2ซึ่งอยู่ห่างออกไปประมาณ20,000 ปีแสง (6,100 pc)ในกลุ่มดาวคารินา ผ่านทางเว็บไซต์ Hubble 25 ^{[ 238 ]}องค์การอวกาศยุโรปได้สร้างหน้าเว็บเฉพาะสำหรับวันครบรอบ 25 ปีบนเว็บไซต์ของตน^{[ 239 ]}ในเดือนเมษายน 2559 ได้มีการเผยแพร่ภาพพิเศษของเนบิวลาบับเบิลเพื่อเฉลิมฉลอง "วันเกิด" ครบรอบ 26 ปีของฮับเบิล^{[ 240 ]} 

HST ใช้ไจโรสโคปในการตรวจจับและวัดการหมุน เพื่อให้สามารถทรงตัวในวงโคจรและชี้ไปยังเป้าหมายทางดาราศาสตร์ได้อย่างแม่นยำและมั่นคง HST มีไจโรสโคปตรวจจับอัตราการหมุนติดตั้งอยู่ 6 ตัว โดยปกติแล้วต้องใช้ไจโรสโคป 3 ตัวในการทำงาน การสังเกตการณ์ยังคงเป็นไปได้แม้จะมีไจโรสโคป 2 หรือ 1 ตัว แต่พื้นที่ท้องฟ้าที่สามารถมองเห็นได้จะถูกจำกัด และการสังเกตการณ์ที่ต้องการการชี้เป้าที่แม่นยำมากจะทำได้ยากขึ้น^{[ 241 ]}ในปี 2018 แผนคือการลดไปใช้โหมดไจโรสโคปตัวเดียวหากมีไจโรสโคปที่ใช้งานได้น้อยกว่า 3 ตัว ไจโรสโคปเป็นส่วนหนึ่งของระบบควบคุมการชี้เป้า ซึ่งใช้เซ็นเซอร์ 5 ประเภท (เซ็นเซอร์แม่เหล็ก เซ็นเซอร์แสง และไจโรสโคป) และแอคทูเอเตอร์ 2 ประเภท ( ล้อปฏิกิริยาและตัวสร้างแรงบิดแม่เหล็ก ) ^{[ 47 ]}

หลังจากภัยพิบัติโคลัมเบียในปี 2546 ก็ไม่แน่ชัดว่าภารกิจซ่อมบำรุงครั้งต่อไปจะเป็นไปได้หรือไม่ และอายุการใช้งานของไจโรสโคปก็กลายเป็นข้อกังวลอีกครั้ง ดังนั้นวิศวกรจึงพัฒนาซอฟต์แวร์ใหม่สำหรับโหมดไจโรสโคปสองตัวและไจโรสโคปหนึ่งตัวเพื่อเพิ่มอายุการใช้งานให้สูงสุด การพัฒนาประสบความสำเร็จ และในปี 2548 จึงมีการตัดสินใจเปลี่ยนไปใช้โหมดไจโรสโคปสองตัวสำหรับการปฏิบัติงานกล้องโทรทรรศน์ตามปกติ เพื่อเป็นการยืดอายุการใช้งานของภารกิจ การเปลี่ยนไปใช้โหมดนี้เกิดขึ้นในเดือนสิงหาคม 2548 ทำให้กล้องโทรทรรศน์ฮับเบิลมีไจโรสโคปใช้งานอยู่สองตัว สำรองอีกสองตัว และใช้งานไม่ได้อีกสองตัว^{[ 242 ]}ไจโรสโคปอีกตัวหนึ่งเสียในปี 2550 ^{[ 243 ]}

เมื่อถึงภารกิจซ่อมแซมครั้งสุดท้ายในเดือนพฤษภาคม พ.ศ. 2552 ซึ่งมีการเปลี่ยนไจโรสโคปทั้งหกตัว (โดยใช้ไจโรสโคปใหม่สองคู่และไจโรสโคปที่ซ่อมแซมแล้วหนึ่งคู่) เหลือเพียงสามตัวเท่านั้นที่ยังใช้งานได้ วิศวกรระบุว่าความล้มเหลวของไจโรสโคปเกิดจากการกัดกร่อนของสายไฟที่จ่ายพลังงานให้กับมอเตอร์ ซึ่งเริ่มต้นจากอากาศอัดออกซิเจนที่ใช้ในการส่งของเหลวแขวนลอยที่มีความหนา^{[ 218 ]}ไจโรสโคปรุ่นใหม่ประกอบขึ้นโดยใช้ไนโตรเจนอัดแรงดัน^{[ 218 ]}และคาดว่าจะมีความน่าเชื่อถือมากขึ้น^{[ 244 ]}ในภารกิจซ่อมบำรุงในปี พ.ศ. 2552 ไจโรสโคปทั้งหกตัวถูกเปลี่ยนใหม่ และหลังจากเกือบสิบปี มีเพียงไจโรสโคปสามตัวเท่านั้นที่ล้มเหลว และเกิดขึ้นหลังจากใช้งานเกินเวลาเฉลี่ยที่คาดไว้สำหรับการออกแบบเท่านั้น^{[ 245 ]}

จากไจโรสโคปทั้งหกตัวที่ถูกเปลี่ยนในปี 2552 สามตัวเป็นรุ่นเก่าที่มีความเสี่ยงต่อความล้มเหลวของสายไฟแบบยืดหยุ่น และอีกสามตัวเป็นรุ่นใหม่ที่มีอายุการใช้งานที่คาดว่าจะยาวนานกว่า ไจโรสโคปแบบเก่าตัวแรกเสียในเดือนมีนาคม 2557 และตัวที่สองในเดือนเมษายน 2561 เมื่อวันที่ 5 ตุลาคม 2561 ไจโรสโคปแบบเก่าตัวสุดท้ายเสีย และไจโรสโคปแบบใหม่ตัวหนึ่งถูกเปิดใช้งานจากสถานะสแตนด์บาย อย่างไรก็ตาม ไจโรสโคปสำรองนั้นไม่ได้ทำงานภายในขีดจำกัดการใช้งานในทันที ดังนั้นหอดูดาวจึงถูกวางในโหมด "ปลอดภัย" ในขณะที่นักวิทยาศาสตร์พยายามแก้ไขปัญหา^{[ 246 ] [ 247 ]} NASA ทวีตเมื่อวันที่ 22 ตุลาคม 2561 ว่า "อัตราการหมุนที่ผลิตโดยไจโรสำรองลดลงและอยู่ในช่วงปกติแล้ว จะมีการทดสอบเพิ่มเติมเพื่อให้ แน่ใจว่าฮั บเบิลสามารถกลับมาดำเนินการทางวิทยาศาสตร์ได้ด้วยไจโรตัวนี้" ^{[ 248 ]}

วิธีแก้ปัญหาที่ทำให้ไจโรสโคปแบบใหม่กลับมาใช้งานได้อีกครั้งนั้น มีรายงานกันอย่างกว้างขวางว่าเป็นการ "ปิดแล้วเปิดใหม่" ^{[ 249 ]}มีการ "รีสตาร์ทขณะทำงาน" ของไจโรสโคป แต่ก็ไม่มีผล และวิธีแก้ไขขั้นสุดท้ายของความล้มเหลวนั้นซับซ้อนกว่า ความล้มเหลวเกิดจากความไม่สม่ำเสมอของของเหลวที่อยู่รอบลูกลอยภายในไจโรสโคป นั่นคือฟองอากาศ เมื่อวันที่ 18 ตุลาคม 2018 ทีมปฏิบัติการฮับเบิลได้สั่งการให้ยานอวกาศทำการเคลื่อนที่หลายทิศทาง โดยเคลื่อนที่ไปในทิศทางตรงกันข้ามเพื่อลดความไม่สม่ำเสมอดังกล่าว หลังจากทำการเคลื่อนที่ดังกล่าว และการเคลื่อนที่ชุดต่อมาในวันที่ 19 ตุลาคม ไจโรสโคปจึงทำงานได้ตามปกติ^{[ 250 ]}

ภารกิจซ่อมบำรุงในอดีตได้เปลี่ยนเครื่องมือเก่าเป็นเครื่องมือใหม่ เพื่อหลีกเลี่ยงความล้มเหลวและทำให้วิทยาศาสตร์ประเภทใหม่เป็นไปได้ หากไม่มีภารกิจซ่อมบำรุง เครื่องมือทั้งหมดก็จะล้มเหลวในที่สุด ในเดือนสิงหาคม พ.ศ. 2547 ระบบพลังงานของ Space Telescope Imaging Spectrograph (STIS) เกิดความล้มเหลว ทำให้เครื่องมือใช้งานไม่ได้ เดิมทีระบบอิเล็กทรอนิกส์มีการสำรองไว้อย่างสมบูรณ์ แต่ชุดอิเล็กทรอนิกส์ชุดแรกเกิดความล้มเหลวในเดือนพฤษภาคม พ.ศ. 2544 ^{[ 251 ]}แหล่งจ่ายไฟนี้ได้รับการซ่อมแซมในระหว่างภารกิจซ่อมบำรุงครั้ง ที่ 4 ในเดือนพฤษภาคม พ.ศ. 2552 ^{[ 252 ]}

ในทำนองเดียวกัน อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์หลักของกล้องหลัก Advanced Camera for Surveys (ACS) เกิดความล้มเหลวในเดือนมิถุนายน พ.ศ. 2549 และแหล่งจ่ายไฟสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำรองก็ล้มเหลวในวันที่ 27 มกราคม พ.ศ. 2550 ^{[ 253 ]}มีเพียงช่อง Solar Blind Channel (SBC) ของเครื่องมือเท่านั้นที่สามารถใช้งานได้โดยใช้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ด้านที่ 1 มีการเพิ่มแหล่งจ่ายไฟใหม่สำหรับช่องมุมกว้างในระหว่าง SM 4 แต่การทดสอบอย่างรวดเร็วเผยให้เห็นว่าสิ่งนี้ไม่ได้ช่วยช่องความละเอียดสูง^{[ 254 ]}ช่อง Wide Field Channel (WFC) กลับมาใช้งานได้อีกครั้งโดย STS-125 ในเดือนพฤษภาคม พ.ศ. 2552 แต่ช่อง High Resolution Channel (HRC) ยังคงออฟไลน์อยู่^{[ 255 ]}

เมื่อวันที่ 8 มกราคม 2019 กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลเข้าสู่โหมดปลอดภัยบางส่วนเนื่องจากสงสัยว่ามีปัญหาด้านฮาร์ดแวร์ในเครื่องมือที่ทันสมัยที่สุด นั่นคือเครื่องมือ Wide Field Camera 3 นาซารายงานในภายหลังว่าสาเหตุของโหมดปลอดภัยภายในเครื่องมือคือการตรวจพบระดับแรงดันไฟฟ้าที่อยู่นอกช่วงที่กำหนด เมื่อวันที่ 15 มกราคม 2019 นาซากล่าวว่าสาเหตุของความล้มเหลวคือปัญหาซอฟต์แวร์ ข้อมูลทางวิศวกรรมภายในวงจรโทรมาตรไม่ถูกต้อง นอกจากนี้ ข้อมูลโทรมาตรอื่นๆ ทั้งหมดภายในวงจรเหล่านั้นยังมีค่าที่ผิดพลาด ซึ่งบ่งชี้ว่านี่เป็นปัญหาของโทรมาตร ไม่ใช่ปัญหาของแหล่งจ่ายไฟ หลังจากรีเซ็ตวงจรโทรมาตรและบอร์ดที่เกี่ยวข้องแล้ว เครื่องมือก็เริ่มทำงานอีกครั้ง เมื่อวันที่ 17 มกราคม 2019 อุปกรณ์กลับมาทำงานได้ตามปกติ และในวันเดียวกันนั้นก็ได้ทำการสังเกตการณ์ทางวิทยาศาสตร์ครั้งแรกเสร็จสิ้น^{[ 256 ] [ 257 ]}

กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลโคจรรอบโลกในชั้นบรรยากาศ เบื้องบนที่เบาบางมาก และเมื่อเวลาผ่านไป วงโคจรของมันจะเสื่อมลงเนื่องจากแรงต้านหากไม่ได้รับการเร่ง ความเร็ว มันจะกลับเข้าสู่ชั้นบรรยากาศของโลกภายในไม่กี่ทศวรรษ โดยวันที่แน่นอนขึ้นอยู่กับกิจกรรมของดวงอาทิตย์และผลกระทบต่อชั้นบรรยากาศเบื้องบน หากฮับเบิลตกลงมาในลักษณะที่ไม่สามารถควบคุมได้อย่างสมบูรณ์ ชิ้นส่วนของกระจกหลักและโครงสร้างรองรับอาจจะยังคงอยู่รอด ทำให้มีโอกาสที่จะเกิดความเสียหายหรือแม้กระทั่งการเสียชีวิตของมนุษย์^{[ 269 ]}ในปี 2013 รองผู้จัดการโครงการ เจมส์ เจเลติก คาดการณ์ว่าฮับเบิลอาจอยู่รอดได้จนถึงทศวรรษ 2020 ^{[ 4 ]}จากกิจกรรมของดวงอาทิตย์และแรงต้านของชั้นบรรยากาศ หรือการไม่มีแรงต้านดังกล่าว การกลับเข้าสู่ชั้นบรรยากาศตามธรรมชาติของฮับเบิลจะเกิดขึ้นระหว่างปี 2028 ถึง 2040 ^{[ 4 ] [ 270 ]}ในเดือนมิถุนายน 2016 นาซาได้ขยายสัญญาบริการสำหรับฮับเบิลจนถึงเดือนมิถุนายน 2021 ^{[ 271 ]}ต่อมาได้มีการขยายสัญญานี้ออกไปจนถึงเดือนมิถุนายน 2026 ^{[ 272 ]}

แผนเดิมของ NASA สำหรับการนำกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลกลับสู่พื้นโลกอย่างปลอดภัย คือการนำกลับมาโดยใช้กระสวยอวกาศจากนั้นฮับเบิลก็จะถูกนำไปจัดแสดงที่สถาบันสมิธโซเนียนซึ่งเป็นไปไม่ได้อีกต่อไปแล้วเนื่องจากกระสวยอวกาศถูกปลดประจำการและถึงอย่างไรก็ไม่น่าจะทำได้อยู่ดีเพราะค่าใช้จ่ายของภารกิจและความเสี่ยงต่อลูกเรือ NASA จึงพิจารณาเพิ่มโมดูลขับเคลื่อนภายนอกเพื่อให้สามารถกลับเข้าสู่ชั้นบรรยากาศโลกได้อย่างควบคุม^{[ 273 ]}ในที่สุด ในปี 2552 ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของภารกิจซ่อมบำรุงครั้งที่ 4 ซึ่งเป็นภารกิจซ่อมบำรุงครั้งสุดท้ายของกระสวยอวกาศ NASA ได้ติดตั้งกลไกการจับยึดแบบอ่อน (Soft Capture Mechanism หรือ SCM) เพื่อให้สามารถนำกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลกลับสู่พื้นโลกได้โดยภารกิจที่มีลูกเรือหรือภารกิจหุ่นยนต์ SCM ร่วมกับระบบนำทางสัมพัทธ์ (Relative Navigation System หรือ RNS) ที่ติดตั้งบนกระสวยอวกาศเพื่อรวบรวมข้อมูลเพื่อ "ช่วยให้ NASA สามารถดำเนินการตามทางเลือกต่างๆ สำหรับการนำกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลกลับสู่พื้นโลกอย่างปลอดภัย" ประกอบกันเป็นระบบการจับยึดและการนัดพบแบบอ่อน (Soft Capture and Rendezvous System หรือ SCRS) ^{[ 132 ] [ 274 ]}

ข้อมูล ณ ปี 2017ฝ่ายบริหารของทรัมป์กำลังพิจารณาข้อเสนอของบริษัท Sierra Nevada Corporation ที่จะใช้ยานอวกาศ Dream Chaserรุ่นที่มีลูกเรือเพื่อให้บริการ กล้องโทรทรรศน์อวกาศ ฮับเบิลในช่วงปี 2020 เพื่อเป็นการสานต่อความสามารถทางวิทยาศาสตร์และเป็นการประกันความเสี่ยงจากความผิดพลาดใดๆ ที่อาจเกิดขึ้นกับกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์^{[ 275 ]}ในปี 2020 จอห์น กรุนส์เฟลด์กล่าวว่าSpaceX Crew DragonหรือOrionสามารถปฏิบัติภารกิจซ่อมแซมอีกครั้งได้ภายในสิบปี แม้ว่าเทคโนโลยีหุ่นยนต์จะยังไม่ล้ำหน้าเพียงพอ แต่เขากล่าวว่าด้วยการเยี่ยมเยียนที่มีลูกเรืออีกครั้ง "เราสามารถทำให้กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลใช้งานได้ต่อไปอีกหลายทศวรรษ" ด้วยไจโรสโคปและเครื่องมือใหม่ๆ^{[ 276 ]}

มหาเศรษฐีและนักบินอวกาศเอกชนJared Isaacmanเสนอให้สนับสนุนภารกิจซ่อมบำรุงโดยใช้ยานอวกาศ SpaceX แม้ว่าอาจช่วยประหยัดเงินให้ NASA ได้มาก แต่ SpaceX และ NASA ก็มีความเห็นต่างกันเกี่ยวกับความเสี่ยงของภารกิจ^{[ 277 ]}ในเดือนกันยายน 2022 NASA และ SpaceX ได้ลงนามในข้อตกลง Space Act Agreement เพื่อตรวจสอบความเป็นไปได้ในการปล่อยภารกิจ Crew Dragon เพื่อซ่อมบำรุงและเพิ่มวงโคจรของกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลให้สูงขึ้น ซึ่งอาจช่วยยืดอายุการใช้งานได้อีก 20 ปี^{[ 278 ]}ภารกิจนี้อาจเป็นภารกิจที่สองของโครงการ Polarisแต่ในเดือนมิถุนายน 2024 NASA ได้ปฏิเสธภารกิจซ่อมบำรุงจากภาคเอกชนเนื่องจากอาจก่อให้เกิดความเสียหายต่อกล้องโทรทรรศน์อวกาศ^{[ 279 ] [ 280 ] [ 281 ]}

ไม่มีกล้องโทรทรรศน์อวกาศใดทดแทนฮับเบิลได้โดยตรงในฐานะกล้องโทรทรรศน์อวกาศสำหรับแสงอัลตราไวโอเลตและแสงที่มองเห็นได้ เนื่องจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศในระยะใกล้ไม่สามารถจำลองช่วงความยาวคลื่นของฮับเบิลได้ (ตั้งแต่ช่วงใกล้อัลตราไวโอเลตไปจนถึงช่วงใกล้อินฟราเรด) แต่จะเน้นไปที่ช่วงอินฟราเรดที่ไกลออกไป ช่วงความยาวคลื่นเหล่านี้เป็นที่นิยมสำหรับการศึกษาวัตถุที่มีการเลื่อนไปทางแดงสูงและอุณหภูมิต่ำ ซึ่งโดยทั่วไปแล้วเป็นวัตถุที่มีอายุมากกว่าและอยู่ไกลออกไปในจักรวาล ความยาวคลื่นเหล่านี้ยังยากหรือเป็นไปไม่ได้ที่จะศึกษาจากพื้นดิน ซึ่งเป็นเหตุผลที่ทำให้การลงทุนในกล้องโทรทรรศน์อวกาศคุ้มค่า กล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่บนพื้นดินสามารถถ่ายภาพความยาวคลื่นบางส่วนได้เหมือนกับฮับเบิล บางครั้งก็มีความละเอียดใกล้เคียงกับ HST โดยใช้ระบบปรับแสงอัตโนมัติ (AO) มีกำลังในการรวบรวมแสงมากกว่ามาก และสามารถอัพเกรดได้ง่ายกว่า แต่ยังไม่สามารถเทียบเท่าความละเอียดที่ยอดเยี่ยมของฮับเบิลในมุมมองที่กว้างและมีพื้นหลังที่มืดมากของอวกาศได้^{[ 215 ] [ 216 ]}

แผนการสำหรับกล้องโทรทรรศน์อวกาศรุ่นต่อจากฮับเบิลได้เกิดขึ้นจริงในรูปแบบของโครงการกล้องโทรทรรศน์อวกาศรุ่นต่อไป ซึ่งนำไปสู่แผนการสร้างกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ (JWST) ซึ่งเป็นกล้องโทรทรรศน์อวกาศรุ่นต่อจากฮับเบิลอย่างเป็นทางการ^{[ 282 ]}แตกต่างจากฮับเบิลที่ขยายขนาดขึ้นอย่างมาก JWST ถูกออกแบบมาให้ทำงานในอุณหภูมิที่เย็นกว่าและไกลจากโลกมากขึ้น ณจุดลากรางจ์ L2 ซึ่งการรบกวนทางความร้อนและแสงจากโลกและดวงจันทร์จะลดลง มันไม่ได้ถูกออกแบบมาให้สามารถซ่อมบำรุงได้ทั้งหมด (เช่น เครื่องมือที่สามารถเปลี่ยนได้) แต่การออกแบบนั้นรวมถึงวงแหวนเชื่อมต่อเพื่อให้ยานอวกาศอื่นสามารถเข้าเยี่ยมชมได้^{[ 283 ]}เป้าหมายทางวิทยาศาสตร์หลักของ JWST คือการสังเกตวัตถุที่อยู่ไกลที่สุดในจักรวาล ซึ่งเกินกว่าขอบเขตของเครื่องมือที่มีอยู่ คาดว่าจะตรวจพบดาวฤกษ์ในจักรวาลยุคแรก ที่มีอายุมากกว่าดาวฤกษ์ที่ HST ตรวจพบในปัจจุบันประมาณ 280 ล้านปี ^{[ 284 ]}กล้องโทรทรรศน์นี้เป็นความร่วมมือระหว่างประเทศระหว่าง NASA องค์การอวกาศยุโรป และองค์การอวกาศแคนาดาตั้งแต่ปี 1996 ^{[ 285 ]}และถูกปล่อยขึ้นสู่อวกาศเมื่อวันที่ 25 ธันวาคม 2021 ด้วยจรวดAriane 5 ^{[ 286 ]}แม้ว่า JWST จะเป็นเครื่องมืออินฟราเรดเป็นหลัก แต่ขอบเขตการครอบคลุมของมันขยายไปถึง แสงที่มีความยาวคลื่น 600 นาโนเมตร หรือประมาณสีส้มในสเปกตรัมที่มองเห็นได้ ดวงตาของมนุษย์โดยทั่วไปสามารถมองเห็น แสงที่มีความยาวคลื่นประมาณ 750 นาโนเมตร ดังนั้นจึงมีการทับซ้อนกันบ้างกับแถบความยาวคลื่นที่มองเห็นได้ยาวที่สุด รวมถึงแสงสีส้มและสีแดง^{[ 287 ]}

กล้องโทรทรรศน์เสริมที่มองคลื่นความยาวที่ยาวกว่าฮับเบิลหรือ JWST คือหอดูดาวอวกาศเฮอร์เชล ขององค์การอวกาศยุโรป ซึ่งปล่อยขึ้นสู่อวกาศเมื่อวันที่ 14 พฤษภาคม 2552 เช่นเดียวกับ JWST เฮอร์เชลไม่ได้ถูกออกแบบมาให้ซ่อมบำรุงหลังการปล่อย และมีกระจกขนาดใหญ่กว่าของฮับเบิลมาก แต่สังเกตการณ์เฉพาะในย่านอินฟราเรดไกลและซับมิลลิเมตร เท่านั้น จำเป็นต้องใช้ฮีเลียมเป็นสารหล่อเย็น ซึ่งหมดลงเมื่อวันที่ 29 เมษายน 2556 ^{[ 288 ]}

แนวคิดเพิ่มเติมสำหรับกล้องโทรทรรศน์อวกาศขั้นสูงในศตวรรษที่ 21 ได้แก่Large Ultraviolet Optical Infrared Surveyor (LUVOIR) ^{[ 290 ]} ซึ่งเป็นกล้องโทรทรรศน์อวกาศแบบออ ปติคอลขนาด8 ถึง 16.8 เมตร (310 ถึง 660 นิ้ว)ที่หากสร้างขึ้นจริงได้ ก็จะเป็นผู้สืบทอดโดยตรงของ HST โดยมีความสามารถในการสังเกตและถ่ายภาพวัตถุทางดาราศาสตร์ในช่วงคลื่นแสงที่มองเห็นได้ รังสีอัลตราไวโอเลต และรังสีอินฟราเรด ด้วยความละเอียดที่ดีกว่ากล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลหรือสปิตเซอร์อย่างมาก รายงานการวางแผนฉบับสุดท้ายที่จัดทำขึ้นสำหรับการสำรวจดาราศาสตร์และฟิสิกส์ดาราศาสตร์ทศวรรษ ปี 2020 แนะนำวันปล่อยในปี 2039 ^{[ 291 ]}ในที่สุดการสำรวจทศวรรษได้แนะนำให้รวมแนวคิดสำหรับ LUVOIR เข้ากับ ข้อเสนอ Habitable Exoplanet Observerเพื่อคิดค้นกล้องโทรทรรศน์หลักขนาด 6 เมตรตัวใหม่ที่สามารถปล่อยได้ในทศวรรษ 2040 ^{[ 292 ]}

กล้องโทรทัศน์ภาคพื้นดินที่มีอยู่ และกล้องโทรทัศน์ขนาดใหญ่พิเศษ (Extremely Large Telescopes ) ที่กำลังเสนอต่างๆ สามารถเหนือกว่ากล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล (HST) ในแง่ของกำลังการรวมแสงและขีดจำกัดการเลี้ยวเบนเนื่องจากกระจกขนาดใหญ่กว่า แต่ปัจจัยอื่นๆ ก็มีผลต่อกล้องโทรทัศน์เช่นกัน ในบางกรณี กล้องโทรทัศน์เหล่านี้อาจสามารถเทียบเท่าหรือเหนือกว่าความละเอียดของฮับเบิลได้โดยใช้ระบบปรับแสงแบบปรับได้ (Adaptive Optics: AO) อย่างไรก็ตาม ระบบ AO บนกล้องสะท้อนแสงขนาดใหญ่ภาคพื้นดินจะไม่ทำให้ฮับเบิลและกล้องโทรทัศน์อวกาศอื่นๆ ล้าสมัย ระบบ AO ส่วนใหญ่จะเพิ่มความคมชัดของภาพในบริเวณแคบๆ ตัวอย่างเช่น Lucky Camสร้างภาพที่คมชัดในความกว้างเพียง 10 ถึง 20 อาร์คเซคอนด์ ในขณะที่กล้องของฮับเบิลสร้างภาพที่คมชัดในบริเวณกว้าง 150 อาร์คเซคอนด์ (2½ อาร์คมินิต) นอกจากนี้ กล้องโทรทัศน์อวกาศยังสามารถศึกษาจักรวาลได้ทั่วทั้งสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้า ซึ่งส่วนใหญ่ถูกปิดกั้นโดยชั้นบรรยากาศของโลก สุดท้าย ท้องฟ้าพื้นหลังในอวกาศจะมืดกว่าบนพื้นดิน เพราะอากาศดูดซับพลังงานแสงอาทิตย์ในเวลากลางวันแล้วปล่อยออกมาในเวลากลางคืน ทำให้เกิดแสงเรืองรองในชั้นบรรยากาศ ที่จางๆ แต่สามารถมองเห็นได้ ซึ่งจะบดบังวัตถุทางดาราศาสตร์ที่มีความคมชัดต่ำ^{[ 293 ]}

ซ้าย: ภาพที่ถ่ายโดยฮับเบิล (2017) เทียบกับ ขวา: ภาพที่ถ่ายโดยเวบบ์ (2022) ^{[ 294 ]}

สนามลึก – กระจุกกาแล็กซีSMACS J0723.3-7327 ^{[ 295 ] [ 296 ] [ 297 ]}