在1993年12月进行的第一次哈勃维修任务(SM1)中，宇航员杰弗里·霍夫曼取出了广角和行星照相机1号(WFPC 1)。来源:美国国家航空航天局
1993年12月，当奋进号航天飞机上的7名宇航员赶上距离地球353英里(568公里)的哈勃太空望远镜时，美国国家航空航天局屏住了呼吸。他们的任务是修复望远镜主镜上的一个严重缺陷。
大约一辆校车大小，哈勃太空望远镜有一个8英尺(2.4米)的主镜。作为有史以来发射到太空中最大的光学望远镜，哈勃望远镜可以在不受地球大气层扭曲影响的情况下观测宇宙，它的作用很大。但是，在1990年4月25日望远镜部署后，获得了第一批图像并仔细分析后，很明显出现了问题:图像模糊。
阿斯特罗工程师们聚在一起研究各种各样的解决方案我们成立了一个独立委员会来寻找消息来源。他们都得出了相同的结论:哈勃的主镜看起来像一个非常浅的碗，但被打磨成错误的形状。误差小于人类头发的宽度，但效果显著。如果这个错误得不到纠正，哈勃就永远无法发挥它的全部潜力。
1993年12月，宇航员杰弗里·霍夫曼和斯托里·马斯格雷夫在哈勃太空望远镜上安装广角行星照相机2 (WFPC2)。来源:美国国家航空航天局
在1993年12月6日的那一周，宇航员们安装了两个硬件来修复这个错误。校正光学空间望远镜轴向替换(COSTAR)是由NASA戈达德航天中心的一个团队设计和制造的，该中心位于马里兰州的格林贝尔特，它将纠正哈勃望远镜上5个仪器中的3个的反射镜误差。
第二个仪器是广角和行星相机2 (WFPC2)，在加州帕萨迪纳的NASA喷气推进实验室设计和制造。WFPC2实际上包含四个摄像头，它将继续拍摄哈勃拍摄的许多令人惊叹的图像，帮助改变我们对宇宙的看法。
这架小型钢琴大小的仪器拍摄了太阳系内发生的物体和事件——比如苏梅克-列维9号彗星撞木星——以及迄今为止在可见光下拍摄的最遥远的宇宙图像。它生成了令人惊叹的星系快照，爆炸的恒星和新恒星诞生的星云。在哈勃望远镜使用期间，管理人员将望远镜对准天空中的一块黑色区域长达一周多，发现了数千个以前从未见过的星系。
但WFPC2的成功还远不能保证。这个仪器是在一个非常紧凑的时间线上建造的，设计它来纠正这个缺陷是喷气推进实验室(JPL)的约翰·特劳格(John Trauger)的事情，他是WFPC2的首席研究员，后来被描述为类似于“试图在山坡上打棒球”。
喷气推进实验室负责战略集成的副主任、WFPC2的集成和测试经理戴夫·加拉格尔(Dave Gallagher)说:“即使在正常情况下，制造太空仪器的压力也很大。”“但当你在修复一件基本上会成就或摧毁整个机构声誉的事情时，压力就会飙升。”
一个镜像
1990年6月，美国宇航局宣布哈勃望远镜没有像预期的那样工作。WFPC2团队成员说，他们记得公众和媒体的反应往往是悲观的，甚至是怀疑的。那天晚上，特劳格看到网络新闻主播汤姆·布罗考在他的节目开始时说:“你听过很多次的哈勃望远镜坏了。”
“哈勃计划的承诺，应用我们最好的技术来推动前进特劳格在2007年的一篇文章中写道:“在公众眼中，它已经瞬间变成了一个技术失败的标志。”
美国宇航局的广角行星相机2号在喷气推进实验室进行测试。来源:美国国家航空航天局/姓名
特劳格带领他的团队一起解决这个问题。望远镜的主镜和副镜收集光线，并将其传送给5台科学仪器。主镜无法更换，也无法返回地球进行维修。我们必须为哈勃的每个仪器找到一个解决方案。COSTAR装置为其中三个提供了校正光学，无需完全更换这些仪器。但同样的方法不适用于该望远镜的广角行星相机(WFPC)，即WFPC2的前身。
特劳格和他的团队想出了一个可能的解决方案。主反射镜的误差导致光线照射到反射镜的不同部位时聚焦在不同的位置，因此研究小组必须想办法将光线重新定向到合适的焦点上。他们的解决方案是反向工程:他们在仪器内部放置四个相同的镍大小的镜子——分别对应WFPC2内部的四个摄像头——与有缺陷的主镜产生相同的误差，但主镜太平的地方，新的镜子会弯曲得太深。这两个误差加在一起就会相互抵消，产生的结果相当于一块形状正确的镜子。
NASA接受了喷气推进实验室的提议，建造一个替代WFPC。宇航局原计划每三年对哈勃进行一次维修，并决定维持这一计划。第一次维修任务定于1993年秋季进行。喷气推进实验室需要在1992年冬天之前交付替换品——仅仅2年多一点的时间。修复哈勃望远镜的竞赛开始了。
在压力下
两年的时间根本不够从头开始制造一种新的摄影仪器。幸运的是，WFPC2已经在喷气推进实验室进行建造;美国国家航空航天局原本打算最终将其作为WFPC的升级设备，或者在WFPC出现故障时进行替换。
尽管WFPC2的工作已经开始，但截止日期要求加快进度。WFPC2项目经理Dave Rodgers和Larry Simmons与WFPC2各个组件的负责人举行了日常会议，以帮助保持目标。
2005年从喷气推进实验室退休的西蒙斯说:“每天的会议一直给我们所有人带来压力。”“我们知道我们只有几年的时间，我们必须完成它。”
据特劳格说，虽然矫正镜很小，但它们几乎影响了建造过程的每一步，并产生了“无尽的新问题”。
这三张图片显示的是M100星系的中心区域。左图是由广角行星相机1拍摄的，由于哈勃主镜的形状出现了误差，所以图像比较模糊。WFPC2(中)包含纠正错误的硬件。广角相机3(右)是WFPC2的升级版。图片来源:NASA、ESA、STScI和朱迪·施密特
为了将WFPC2在近地轨道安装过程中的出错几率降到最低，计划执行修复任务的7名宇航员前往喷气推进实验室了解该仪器，并接受如何安装它的培训。他们将把WFPC2插入望远镜本体的一个腔内，就像把它放进抽屉里一样。虽然他们需要确保仪器后面的电气连接是安全的，但他们没有办法到达这些连接;他们只能控制如何插入仪器。
使问题更加复杂的是WFPC2的重量:超过600磅(272公斤)，即使在近地轨道的微重力环境中也很笨重。该仪器的镜子之一，称为拾取镜，安装在一个短臂位于保护外壳外。仅仅是碰一下镜子就会使系统错位，基本上会毁掉整个仪器。在WFPC2的建造过程中，特劳格和同事们向一名宇航员展示了该仪器的模型，但这名宇航员撞到了反射镜。特劳格不禁想问:“这是预兆吗?”
时间飞
1993年12月2日凌晨，WFPC2小组的领导前往美国宇航局位于佛罗里达州的肯尼迪航天中心，准备发射。加拉格尔记得，离开肯尼迪机场后，他去吃早点，抬头仰望黎明前的天空，看到航天飞机从头顶飞过，接近哈勃望远镜;这些物体在环绕地球运行时，在天空中呈现出两个微弱的光点。
在任务的第六天，宇航员杰弗里·霍夫曼和斯托里·马斯格雷夫进行了一次太空行走，将WFPC2从哈勃望远镜上移除，并安装了WFPC2。一切似乎都在按计划进行，但真正的考验还没有到来。
宇航员于12月13日返回地球，WFPC2的第一批原始数据于12月18日传回。研究小组将数据通过图像处理软件处理，并焦急地看着图片开始在屏幕上旋转。我立刻松了一口气。
“它们很尖锐，”特劳格在谈到这些图像时说。“我们不仅有令人惊叹的照片，而且我们马上就有了新的发现。照片中有些东西是我们以前从未见过的。”
美国宇航局于1994年1月13日向公众发布了第一批图像。第二天，WFPC2团队在美国天文学冬季会议上向满场观众展示了研究结果nomical社会。
在这些长达数光年的气体塔内，新的恒星诞生了，并随着它们从周围环境中积累越来越多的质量而不断增长。这张照片拍摄于1995年4月1日，由哈勃太空望远镜上的宽视场和行星相机2 (WFPC2)拍摄。信贷:NASA / ESA /太空望远镜科学研究所/ J。Hester和P. Scowen(亚利桑那州立大学)
“当我们展示第一批图像时，整个房间沸腾了;大家都起立为我们鼓掌。”“你在天文学会议上通常不会看到这种情况!”
WFPC2仪器在哈勃上工作了15年多，对宇宙进行了超过13.5万次的观测。在该仪器于2009年退役之前，有超过3500篇科学论文是基于这些数据撰写的，在接下来的十年里，又有超过2000篇论文发表。
“WFPC2的成功不是靠魔法或运气;它之所以成功，是因为我们有一群有能力、努力工作的人，他们明白利害攸关的是什么，并勇于迎接挑战。”“就像每一个项目一样，我希望我能把这个团队带到下一个任务中。”
2009年5月，宇航员将WFPC2从哈勃望远镜上移除，换上了广角相机3 (WFC3)，在哈勃望远镜首次启动28年后的今天，广角相机3仍在工作。WFPC2后来在华盛顿特区的史密森航空航天博物馆公开展出
哈勃太空望远镜是美国国家航空航天局和欧洲航天局之间的一个国际合作项目。位于马里兰州格林贝尔特的NASA戈达德太空飞行中心负责管理该望远镜。位于巴尔的摩的太空望远镜科学研究所(STScI)负责哈勃的科学操作。STScI是由华盛顿大学天文学研究协会为NASA运作的。
