人類居住的地球，被厚厚的大氣層所包圍。由於地面和大氣吸收了大量的太陽輻射，空氣的密度變化使大氣層的分佈變得非常不均勻，又由於熱空氣的密度小而上升，冷空氣的密度大而下沉，使冷熱空氣產生對流形成風，尤其是地球表面的大氣溫度和密度的變化使大氣處於不規則的運動狀態。大氣不穩定，分佈不均勻使大氣對太陽光、星光產生折射，影響人們對天體位置、大小、形狀的觀測判斷。例如，早上，我們看到的太陽的實際是太陽的虛像，實際的太陽還在地平線以下。這就好比我們從水底觀看空氣中的物體，或者是從空氣中觀看水中的物體。
濃密大氣進行天文觀測，大氣干擾會引起星光的閃爍，使得天文望遠鏡中很難獲得寧靜如明鏡似的星像。
大氣層雖然使人類避免受到宇宙飛來的流星、有害的射線和粒子的危害。但使人類觀測宇宙受到了較大的限制。
由於稠密的大氣對光線有吸收和阻擋作用，許多遙遠、發光微弱的天體，也就無法觀測到。通常只有波長較長的可見光和近紅外區的輻射才能透過地球大氣層，而紅外線和紫外線光譜大部份被大氣吸收，限制了天文觀測設備觀測的電磁波波段，尤其表現在根本不可能觀測到天體的紫外輻射、X射線和γ射線輻射，這些射線的觀測對了解天體能量的來源和演化十分重要。
白天，大氣中的煙霧、塵埃、水蒸氣等微粒對光線產生散射使天空的背景變得比較明亮。夜晚，大城市的燈光照亮了這些微粒，也使天空有散射光。明亮的天空背景干擾了觀測設備和人眼，影響了科學家對天體顏色的判斷，妨礙了光學望遠鏡對闇弱星光的接收。
為了擺脫大氣對天文觀測的影響，科學家想盡了各種方法。首先想到是把天文觀測臺建在高山上。因為高山遠離了城市，塵埃和煙霧均少。在海拔較高的地方，空氣變得稀薄，塵埃和水蒸氣顆粒含量降低，對觀測效果影響就相對較小。但對於非常精密的天文觀測，山頂的觀測設備也不能完全排除大氣層的影響。即使把天文臺設在山上，仍然不能排除陰雨天對觀測視線的影響。
於是，科學家們不斷地增大地面上的光學望遠鏡口徑。據資料顯示，設在前蘇聯高加索澤連丘克斯卡亞山上的反射式望遠鏡的口徑達六米，美國的帕拉瑪山的天文臺海爾望遠鏡口徑達到五米。望遠鏡的口徑過大，望遠鏡就會太重，會引起望遠鏡變形，從而產生觀測誤差。所以，望遠鏡的口徑大小也受到了限制。
要完全和徹底擺脫地球大氣層的影響，天文學家們渴望把天文望遠鏡搬到太空的大氣層外，設想在月球的背面建立太空天文臺。這樣，星星就不再"眨眼"，望遠鏡中星像不會再模糊。在微重力或無重力的情況下，各種望遠鏡都可以做得很大，放大的倍數可成倍增加，人類探索宇宙之路就會更深更廣。
為了實現上述理想，科學家大力發展航天科技。1987年3月31日發射了與"和平"號空間站對接的"量子"號天體物理實驗室，並安裝了一臺紫外天文望遠鏡。為人類發現臨近銀河系離地球約16萬光年的超新星爆發立下汗馬功勞。其珍貴的照片，被認為是本世紀天文學中的最重大發現。印證了中國古代關於超新星爆發的記錄。
藉助於太空望遠鏡，人類又發現了銀河系中有幾千億顆恆星，許多恆星在質量、成份和溫度方面都可以與太陽相比擬。自從航天科技把望遠鏡設在太空成為現實之後，人類對太空的研究越來越深，探索宇宙奧秘的勁頭越來越大，迫切需要更高質量的望遠鏡。
有人駕駛可重複使用航天飛機的出現，為哈勃升空創造了直接的條件。它兼有火箭垂直起飛、太空飛船軌道運行、飛機水平飛行三大特點。
航天飛機在軌道上可完成釋放衛星、回收及維修衛星、進行各種微重力科學實驗等多種任務。1969年4月，美國宇航局提出建造一種可重複使用的航天運載工具的計劃。1972年1月，美國把研製航天飛機空間運輸系統列入計劃，確定了航天飛機的設計方案。經過5年時間，1977年2月研製出一架企業號航天飛機軌道器，由波音747飛機馱著進行了機載試驗。1977年6月18日，首次載人且用飛機背上天空試飛，參加試飛的宇航員是海斯和富勒頓兩人。8月12日，載人在飛機上飛行試驗圓滿完成。又經過4年，第一架載人航天飛機終於誕生，這是航天技術發展史上的又一個里程碑。
1990年4月24日，美國"發現"號航天飛機將美國和歐洲空間局聯合研製的哈勃太空望遠鏡送入距地球六百多千米的軌道，開啟了人類探索宇宙的新起點。
哈勃太空望遠鏡是迄今已送入軌道口徑最大的望遠鏡，全長12.8米，鏡簡直徑4.27米，重11.5噸，由光學部分、科學儀器、輔助系統三大部分組成。包括兩個長11.8米，寬2.3米，能提供2.4千瓦功率的太陽電池帆板，兩個與地面通信用的拋物面天線。
望遠鏡的光學部份是整個儀器的心臟，由埃爾墨公司花了400萬個工時將它精心研磨出來，它採用卡塞格倫式反射系統，由兩個雙曲面反射鏡組成。一個是口徑2.4米的主鏡，另一個是裝在主鏡前約4.5米，口徑為0.3米的副鏡。投射到主鏡上的光線，首先反射到副鏡上，然後再由副鏡射向主鏡的中心孔，穿過中心孔到達主鏡的焦面上形成高質量圖像，供各種科學儀器進行精密處理，得出來的數據通過中繼衛星發回地面。
哈勃太空望遠鏡的觀測目標是太陽系以外的行星系統、變星、銀河系中心核、河外星系、類星體等。它可以捕獲到超低亮度恆星發出的光，並用電子技術使之增幅，從而得到高質量的映像。哈勃使人類觀測宇宙的視野擴大了350倍，可以觀察到宇宙中140億年前發出的光，與看到500千米之外一支蠟燭的亮光相當。
哈勃望遠鏡幫助科學家對宇宙有了更深的瞭解。但進行了三次維修的哈勃即將退役，接替它工作任務的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡（JWST）不久將發射升空，哈勃的貢獻將名載史冊！
注：有關哈勃望遠鏡的技術數據來源於網絡。
