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太空望远镜是部署在地球大气层外的天文观测设备。与地面望远镜相比，太空望远镜具有显著优势。首先，它不受大气湍流影响，能获得更清晰的图像。其次，大气层会吸收和散射某些波段的电磁辐射，而太空望远镜可以观测全波段的电磁辐射。此外，太空望远镜可以24小时连续工作，不受天气和昼夜变化的影响。
太空望远镜的光学系统采用反射式设计。主镜是一个大型凹面镜，负责收集来自天体的光线并将其反射聚焦。副镜是一个小型凸面镜，将主镜反射的光线再次反射，最终聚焦到探测器上。焦距决定了望远镜的放大倍数，而光圈比则影响望远镜的集光能力。整个光路设计确保了最大限度地收集光线，并将其精确聚焦到探测器上进行成像。
探测器系统是太空望远镜的核心组件，负责将光信号转换为数字数据。CCD或CMOS探测器由数百万个像素组成，每个像素都是一个光敏单元。当光子撞击像素时，会产生电荷，电荷的多少与光子的数量成正比。这些电荷被转换为电压信号，然后通过放大器增强，最后由模数转换器转换为数字数据。量子效率是衡量探测器性能的重要指标，表示有多少入射光子能够成功转换为电子。
姿态控制系统是太空望远镜精确指向目标的关键。系统采用三轴稳定设计，包括俯仰、偏航和滚转三个控制轴。陀螺仪负责检测望远镜的角速度变化，反应轮通过改变转速提供姿态调整所需的力矩，而推进器则用于大幅度的姿态修正。星敏感器提供精确的定位参考。这套系统能够将望远镜的指向精度控制在角秒级别，确保能够准确锁定遥远的天体目标。
数据传输系统负责将观测数据从太空望远镜传回地球。首先，原始数据经过压缩处理以减少传输数据量，然后进行加密以保护数据安全。望远镜通过高增益天线将数据发送到中继卫星或直接传输到地面。深空网络由分布在全球的大型接收站组成，确保24小时不间断接收。接收到的数据经过纠错解码和解密处理，最终送到数据处理中心进行科学分析。整个传输过程采用先进的通信协议，确保数据的完整性和可靠性。