Depuis le sol, la vue du ciel étoilé est perturbée (non seulement par les nuages, il n'y en a pas tout le temps), mais aussi et toutes les nuits par la présence de l'atmosphère. Celle-ci, sorte de piscine d'air, s'agite en permanence et trouble dans une certaine mesure notre vision des astres.

Cette perturbation a deux conséquences :

• La première est que notre œil perd un peu de lumière. Nous n'avons pas accès à certains astres faibles et ceux que nous voyons sont moins brillants qu'ils ne devraient.
• La seconde, plus subtile, est la déformation des images.

L'agitation atmosphérique étale la lumière et rend flous les détails : cratères lunaires, formations planétaires, étoiles doubles serrées etc. Pour ces deux raisons, nous perdons de l'information. Or, la lumière étant le seul moyen d'étudier des objets que nous ne pouvons pas manipuler (les astres), toute l'information passe par elle.

À l'heure des très grands télescopes (fin des années 70), il fut donc décidé qu'il y avait plus d'avantages à mettre un instrument hors de l'atmosphère, c'est-à-dire en orbite terrestre, qu'à en construire d'encore plus grands, qui seront de toutes façons soumis aux perturbations atmosphériques.

L'idée d'un télescope spatial Hubble vient de là. Plus facile à dire qu'à faire, l'instrument a pris du retard au stade de l'élaboration, puis de sa mise en route : lancé en 1990, on s'aperçoit que son optique de 2,4 mètres de diamètre est mal taillée et qu'il est myope. Trois ans plus tard, profitant du formidable engin qu'est la Navette Spatiale, on lui mettra une lentille correctrice.

Mais seul, un télescope n'est rien, d'autant plus que là-haut, à 600 kilomètres de la Terre, il n'y a personne pour regarder dedans. Il est doté pour cela d'instruments d'observation, caméras et spectromètre, et ceux-ci seront remplacés plus tard au gré de cinq autres missions Navette. Cet équipement lui donne une très grande gamme d'observations possibles, depuis les planètes du système solaire sur lesquelles il fait des images que seules les sondes spatiales pourront surpasser, en passant par les objets galactiques telles les nébuleuses, les naissances et fins de vie d'étoiles, jusqu'aux galaxies les plus lointaines ; on lui doit dans ce dernier domaine une vue saisissante de l'univers profond où on compte plusieurs milliers de galaxies. Hubble aura ainsi contribué à préciser l'âge de l'univers.

Les images, prises en lumière visible comme en infrarouge mais aussi sous forme de spectres, sont d'abord numérisées par l'informatique de bord et envoyées vers la Terre par l'intermédiaire d'autres satellites, grâce aux antennes dont le télescope est équipé. Instruments, antennes et ordinateurs, fonctionnent en totale autonomie grâce aux larges panneaux photovoltaïques dont Hubble est équipé. Le télescope est régi par un centre de recherche entièrement dédié et où travaillent un millier de personnes, à Baltimore, USA.

Depuis la fin des Navettes (2011), l'instrument n'est plus ni mis à jour techniquement, ni remonté en orbite. Il descend donc lentement vers la Terre mais sa fin de vie est prévue pour 2020 : Hubble sera alors désorbité dans les règles et viendra se détruire dans l'atmosphère au-dessus de régions où ne vivent que des étoiles... de mer.