O telescópio Hubble está em operação desde 1990, quando foi colocado em órbita pelo ônibus espacial Discovery a 565 km de altitude. Desde então o telescópio circulou a Terra por mais de 97 mil vezes e forneceu a mais de 4 mil astrônomos a possibilidade de estudar estrelas que não podem ser vistas da Terra devido à interferência da atmosfera.
"Atualmente conseguimos ver objetos que emitiram luz há 13 bilhões de anos", diz Dave Leckrone, cientista sênior do telescópio. "Como o universo tem aproximadamente 13.7 bilhões de anos, o que vemos é sua infância, seu berçário".
Um dos instrumentos que deverá ser instalado no interior do telescópio será o COS - Cosmic Origins Spectrograph ou espectrógrafo de Origens Cósmicas - um instrumento de 70 milhões de dólares do tamanho de um telefone, desenvolvido pela universidade do Colorado. O instrumento terá a função de analisar a absorção da luz vinda de quasares muito distantes após passar pelas nuvens de gás das galáxias em seu caminho. Essa análise permitirá aos cientistas conhecerem a composição do gás cósmico, como se altera com o tempo e como afeta as galáxias ao seu redor.
Outro instrumento que será adicionado ao telescópio Hubble será a WFC3 (Wide Field Camera 3 ou Câmera de Campo Largo 3), uma câmera capaz de fazer imagens em ultravioleta e infravermelho de larga escala e extremamente limpas e detalhadas. A WFC3 também poderá captar imagens no espectro visível, mas não com o mesmo detalhamento da câmera atual, a ACS. Segundo Leckrone, ambas as câmeras trabalharão em conjunto, de forma complementar.
Enquanto na montagem da Estação Espacial os astronautas devem manipular grandes peças como guindastes, andaimes e módulos, no telescópio Hubble os astronautas terão um trabalho mais científico e intelectual. Tony Ceccacci, diretor de vôo da missão explica: "O trabalho na ISS se assemelha ao da construção civil enquanto o trabalho no Hubble se compara ao de uma cirurgia cerebral".
Apesar da instalação dos novos equipamentos e a troca de alguns itens, como giroscópios, baterias e um sensor de guiagem ser um grande desafio, a atividade de reparos deverá ser a mais complicada.
A nova câmera WFC3 e o espectrógrafo COS foram projetados para serem instrumentos científicos complementares aos já existentes no telescópio, entre eles a câmera ACS e o espectrógrafo STIS. No entanto esses instrumentos apresentaram algumas falhas nos últimos anos e peças específicas dentro deles precisam ser substituídas. O problema é que esses instrumentos não foram projetados para serem reparados no espaço.
Scott Altman, comandante da STS-125, acredita que essa missão será muito importante para adquirir prática em consertos espaciais. "Imagine uma missão a Marte. Você não vai querer levar uma caixa gigantesca de peças de reposição, quando apenas a troca de um pequeno transistor resolveria o problema".