bélyegkép|jobbra|250px|A Hubble által a Sas-ködben fényképezett, „A teremtés oszlopai” címet kapott formáció képeinek fejlődése az egyre fejlettebb eszközökkel fényképezve A Hubble űrtávcső (angolul Hubble Space Telescope, gyakran HST) csillagászati műhold, az amerikai Nagy obszervatóriumok sorozat első tagja, mely közeli infravörös, látható fény és ultraibolya tartományban végez csillagászati észleléseket. Életre hívásának alapgondolata azon alapul, hogy a földi légkör jelentősen befolyásolja a megfigyeléseket, elsősorban a diffrakció jelenségével, de egyes hullámhossztartományok kitakarásával is. Ahhoz, hogy akadálymentesen lehessen megfigyeléseket folytatni, a légkör fölé kell emelni a távcsövet. Ezt az elvet a HST-t megelőző, annak valamiféle elődjének tekintett műszerek is megerősítették. A távcső ezen elvek szerinti előkészítő munkája egészen 1946-ig nyúlik vissza és a két legkiemelkedőbb alakja, aki a legtöbbet tette azért, hogy a távcső megvalósulhasson, Lyman Spitzer és Nancy Toman voltak.
Megvalósulásához az egész amerikai csillagásztársadalom összefogott, akik levelekkel ostromolták az Egyesült Államok Kongresszusát, hogy az biztosítson pénzügyi forrásokat, ám ez egy hosszas és akadályokkal teli folyamat volt, amelynek végén a Kongresszus csak korlátozott forrásokat adott, amelyekkel egyrészt kissé csökkentett műszaki tartalmat lehetett megvalósítani (az eredeti 3 m-es főtükör átmérőjét 2,4 m-re kellett csökkenteni), másrészt az ESA személyében nemzetközi partnert kellett bevonni a finanszírozáshoz. Nevét Edwin Hubble huszadik századi csillagászról kapta, akinek korábbi munkásságához szorosan kapcsolódott a távcső, mint lehetséges továbblépést biztosító eszköz (Hubble fedezte fel, hogy a Tejútrendszeren túl is léteznek galaxisok és az elsők között érvelt amellett, hogy a távoli galaxisok vöröseltolódását a világegyetem tágulása okozza).
A csillagászati műhold fő alkotóegysége egy 2,4 méter tükörátmérőjű Ritchey–Chrétien-távcső, mely több, a távcső élettartama alatt többször cserélt műszerbe továbbítja az összegyűjtött fényt. A távcsövet a NASA Marshall Space Flight Centere tervezte, a távcső fő alkatrészét, a főtükröt a Perkin-Elmer cég szállította, a tudományos berendezések tervezéséért és beszereléséért a Goddard Űrközpont volt a felelős, míg a műhold alap platformját, annak irányítórendszerével a Lockheed állította elő. Az egyik legnépszerűbb és legismertebb űreszköz, angol nyelvterületen gyakran csak a „nép távcsövének” (The People's Telescope) nevezik. A gyártás során merült fel az a hiba, amely kis híján a távcsövet halálra ítélte. Csak a felbocsátás utáni első képekből derült ki, hogy a főtükröt a gyártónál félrecsiszolták és fellépett nála a szférikus aberráció jelensége, ami abban nyilvánult meg, hogy a megfigyelt csillagászati objektumok képe – azok közül is a halványaké főként – elmosódott, így az eredeti csillagászati megfigyelési célokat lehetetlen vele teljesíteni. A megoldást az jelentette, hogy amúgy is a távcső alapkoncepciója szerint időről-időre karbantartó repüléseket vezettek hozzá Föld körüli pályára és ezek során először egy olyan korrektív optikát építettek be, amely a távcső gyártási hibájának mértékével azonos, de ellentétes irányú korrekcióval irányította a fényt a műszerekbe, így tökéletessé téve a megfigyelések végeredményét, majd később olyan műszerekkel cserélték le a régieket, amelyek eleve tartalmazták a korrektív optikát.
A Hubble Űrtávcső többszöri halasztás után – amelyek többségét a Challenger űrrepülőgép katasztrófája okozta – 1990. április 24-én startolt az Discovery űrsikló fedélzetén, az STS–31 repülés keretében. A távcső pályára bocsátása másnap történt meg. A Hubble első műszerkészleteként magával vitt egy nagylátószögű kamerát, egy nagy felbontású és egy a halvány objektumokra optimalizált spektrográfot, egy nagy sebességű fotométert és egy külön kamerát a távoli, halvány objektumokhoz. Ezek működését kezdetben meghatározta a tükör alaphibája, de ezen alapjaiban változtattak az egymás után következő karbantartó küldetések. Összesen öt karbantartó repülésen jártak űrhajósok a távcsőnél: az STS–61 az SM1-gyel (Servicing Mission 1) 1993-ban, az STS–82 az SM2-vel 1997-ben, az STS–103 az SM3A-val 1999-ben, az STS–109 az SM3B-vel 2002-ben és az STS–125 az SM4-gyel 2009-ben. Az első szervizelésen szerelték be a távcső hibáját teljesen orvosló és a műszer sorsát alapjaiban megfordító korrekciós optikát, a COSTAR-t, majd a többi repülésen pedig sorra cserélték egyre korszerűbbre, hatékonyabbra és nagyobb teljesítményűre a tudományos műszereket. A tudományos műszerek mellett a távcső életét végigkövettek a műhold alap kiépítéséhez tartozó elemek, mint a giroszkópok és a napelemek állandó cseréje, azok elhasználódása miatt.
A Hubble az első nagyjavítást követő robbanásszerű minőségi javulását követően ikonikus szerepet vívott ki magának a tudományos közösségben. Sorra készültek az olyan egyedülálló és tudományos forradalmat indító megfigyelései, amelyek hol a Naprendszeren belüli égitestekről – pl. Jupiterbe csapódó üstökös, a Plútó-Charon rendszer külön égitestekre bontása, vagy a Szaturnusz sarki fényeinek megfigyelése –, hol pedig az Univerzum időben és térben legtávolabbi objektumainak megörökítésén keresztül vonultak be a tudománytörténetbe. Megfigyeléseivel jelentősen hozzájárult például az Univerzum korának meghatározásához illetve elfogadható határon belülre finomításához, vagy az ún. vöröseltolódás mértékének (azaz az Univerzum tágulási ütemének) meghatározásához. Ugyanezen képekből válogatva a távcső üzemelését koordináló Space Telescope Science Institute a közvéleményt is aktívan bevonja, ismeretterjesztésként az emberek felé egy-egy gyönyörű kép publikálásával propagálja az űreszköz tevékenységét. A távcső megfigyelési idejére egyébként pályázat útján lehet lehetőséget szerezni. Szabály szerint bárkinek, ám az idők nagy részében csak tudományos intézetek nyertek távcsőidőt, igaz jobbára kuriózumként a kezdeti időkben – és meglehetősen szigorú szabályozás mellett – még akár amatőrcsillagászok is kaphattak lehetőséget a megfigyelésre az űrtávcsővel.
A Hubble-nél azonban 2009 óta nem járt karbantartó űrhajó, különösen nem úgy, hogy 2011-ben a teljes Space Shuttle flottát – azaz az egyetlen űrhajótípust, amit a tervezés során alkalmassá tettek a távcső szervizelésére – kényszerűen leállították. A távcső kisebb-nagyobb hibákkal és kompromisszumokkal még üzemel, de csak idő kérdése, amikor végleg meghibásodik. Közben számolni kell a légkör hatásával, az űreszköz természetes lefékeződésével és pályájának hanyatlásával, amelynek végén – beavatkozás nélkül – kényszerűen lezuhan. Szórványos tervek látnak időről-időre, hogy esetleg mégis meglátogatja egy űrhajó és javításokat végez rajta, vagy a pályáját megemelve évtizedekkel meghosszabbítja az élettartamát, ám jelenleg nincsenek konkrét tervek egy valódi karbantartó repülésre. Helyette időközben megszületett a távcső utódjának tekintett, 2021-ben indított James Webb űrtávcső, bár az csak az infravörös tartományban dolgozik és narancssárga, illetve piros látható fényben, annak további hullámhosszain nem. Előtörténete, koncepciója
A távcső koncepciója Az űrtávcső, mint fogalom első említése Hermann Oberth Die Rakete zu den Planetenräumen (Rakétával a világűrbe) c. 1923-as művében esik, amely munkát az űrhajózás-történet alapművei között tartjuk számon, amelyek a múlt század elején megalapozták és elindították a végül világűr meghódításához vezető kutatásokat és műszaki munkát. Ezen említés azonban semmilyen részletet, vagy miértet nem tárt fel, egy egyszerű felsorolás, leltár volt, hogy milyen eszközöket lenne érdemes a világűrbe küldeni, így az űrtávcső egy volt a sok – akkor még – képzeletbeli alkalmazás közül.
Magának a Hubble Űrtávcsőnek az első konkrét említése, mondhatni koncepciója 1946-ig nyúlik vissza. Ekkor jelent meg Lyman Spitzer csillagász munkája Astronomical advantages of an extraterrestrial observatory (Egy űrbe helyezett csillagászati obszervatórium előnyei) címmel. Ebben a tudós egy világűrbe kihelyezett űrtávcső előnyeit tárgyalja részletesen. Az egyik ilyen fő előny az ún. felbontóképességben rejlik. A csillagászati objektumok egy részénél fontos szempont az a legkisebb határ, amellyel két egymáshoz közeli objektum (kettős, vagy többes csillagrendszerek, távoli objektumok) még elválasztható egymástól, ám ezt jelentősen rontja az ún. diffrakció, vagy fényelhajlás, amelyet a légkör okoz. Ennek a jelenségnek jóval nagyobb hatása van a csillagászati megfigyelésekre, mint az ún. seeingnek, amely a légkör turbulenciái miatt ronthatja a megfigyelés minőségét és amely a csillagok „hunyorgásában” jelenik meg. Elméleti számítások szerint egy ún. diffrakció-határolt optika (mint amilyen egy, az űrbe kihelyezett 2,5 m tükörátmérőjű távcső lenne) optikai felbontása elérheti a 0,05 szögmásodpercet, szemben az akkori kor földi telepítésű távcsöveivel, amelyek felbontása ennél 10-20-szor rosszabb, 0,5-1 szögmásodperc közötti volt. Spitzer másik fő előnyként azt fogalmazta meg, hogy egy űrbe telepített távcsővel infravörös és ibolyántúli tartományokban is lehetne megfigyeléseket folytatni, amelyek a földfelszínről lehetetlenek, mivel ezt a két hullámhossztartományt a légkör jelentősen szórja.
Spitzer elméleti munkája mellett Nancy Grace Roman elméletei számítottak az űrtávcső teoretikus megalapozásának sarokkövéül. A csillagász még jóval azelőtt, hogy bárki a megvalósításán gondolkodott volna, egy űrtávcsőről tartott előadásokat, összegezve az eszköz előnyeit és értékeit. Később, amikor hivatalos programként fogadták el az űreszköz építését, Roman lett a program tudományos vezetője (a NASA első női felső vezetője, Főcsillagász pozícióban) és a vezetésével alakították ki a csillagászati követelményrendszert, illetve ő fogalmazta meg a Kongresszus felé azokat a nyilatkozatokat, amelyek az 1970-es évek során a források megszerzésében segítette az űrhivatalt.
Kulcsszemélyiségek az eszköz tudományos előkészítésében bélyegkép|jobbra|250px|Lyman Spitrer csillagász, aki főszerepet játszott a Hubble születésében bélyegkép|jobbra|250px|Nancy Grace csillagász, kezében a Large Space Telescope modelljével, amely aztán később Hubble Űrtávcsőként született meg
Az űrtávcső megszületésének két vezéregyénisége tehát Lyman Spitzer és Nancy Toman voltak. Előbbi teljes életét az űrtávcső megvalósításának szentelte. 1962-ben részt vett az Egyesült Államok Tudományos Akadémiájának címzett ajánlás megalkotásában, amely egy űrtávcső megépítését javasolta az USA űrprogramjának részeként, majd 1965-ben Spitzert jelölték annak a bizottságnak az élére, amely kidolgozta a tudományos célokat egy nagy űrbe telepített távcső részére. Roman pedig immár a NASA szervezetén belül állt az űrtávcső tudományos programja kidolgozásának élére, amelynek eredményeként vezető tudósként nemcsak a távcső, hanem további nagy tudományos projektek sztenderdjeit is összeállították az űrhivatalon belül. Munkásságáért a „Hubble Anyja” becenevet kapta a kollégáitól.
A HST előfutárai bélyegkép|jobbra|250px|A Skylab űrállomás napobszervatóriuma, a Hubble egyik előfutára
Az olyan csillagászati megfigyelések, amelyek a Hubble későbbi megfigyeléseinek témájává váltak – főként a légkör akadályozó hatása miatt –, mint például az ibolyántúli spektrum megfigyelése csak a második világháború után kezdődtek el egyáltalán a magasba küldött rakétákra telepített műszerekkel. 1946-ban határozták meg először például a Nap ibolyántúli spektrumát. Az űrtávcsőéhez hasonló alapelvű megfigyelések pedig 1962-ben indultak, amikor a NASA felbocsátotta az Orbiting Solar Observatory (OSO) nevű műholdját, amely röntgen-, UV és gamma-sugár spektrumon végzett méréseket.