下周，当宇航员对哈勃太空望远镜进行最后一次访问时，一项特别的升级将前所未有地照亮黑暗——这项升级涉及到拆除在过去十多年半让哈勃清晰成像的矫正镜头。
宇宙起源光谱仪 (Cosmic Origins Spectrograph, COS) 是一个冰箱大小的仪器，将安装在哈勃原有的矫正光学组件的位置，它将帮助天文学家更多地了解宇宙的大尺度结构。科学家们希望它能帮助解释恒星和星系是如何演化的；生命的基本构成元素，如碳和铁，是如何形成的；物质是如何分布在宇宙中的；以及，究竟是什么构成了这些物质。
太空行走的宇航员还将安装一台新的、改进的相机，它将在未来五年内继续拍摄宇宙明信片。但有了COS，哈勃的下一个阶段将专注于对不可见事物的科学研究，以帮助天文学家更好地理解照片无法捕捉到的暗物质。
科罗拉多大学天体物理学教授、COS团队成员迈克尔·舒尔 (Michael Shull) 表示：“所有构成行星和生命的物质，都是在恒星内部产生的，所以如果它们散布在星系际空间，很可能是被恒星炸出去的。“这是最前沿的问题之一——不仅是物质有多少，还有它是什么。”
光谱仪将光波分解成其组成颜色，就像雨滴将阳光分离成彩虹一样。任何发射或吸收光的物体都可以用光谱仪进行研究。通过检查光谱，科学家们可以弄清楚他们看到的光的构成。冷暗物质的引力，我们既看不见也无法完全理解，它将普通物质拉入所谓的宇宙网，即由巨大空隙分隔的星系际气体细丝。
COS将利用类星体，也就是遥远的、类星体的天体，作为灯塔，通过宇宙网发送微弱的信号。类星体的一部分光会被宇宙网中的物质吸收，如果科学家们能够确定哪些部分的光被吸收了，他们就能弄清楚吸收它的物质的结构。
舒尔说：“在每一个点上，当远处物体的光穿过其中一束暗物质细丝时，我们将能够探测到缺失的普通物质——氢、氦、氧，以及所有重元素，我们将弄清楚（被遮蔽的物质）是由什么组成的。”“通过仔细观察，我们将能够看到这些没有人见过的、细小的、缥缈的细丝。”
他将这一过程比作CT扫描，CT扫描是将几张图像组合起来，形成一个人体全身结构的图像。
“每一条光谱都从不同的角度穿透宇宙网。如果你有几条，你就可以拼凑出它的样子，”他说。“我们的研究对象是星系际介质。研究已经超越了‘缺失的物质在哪里？’。我们想弄清楚，它是什么组成的，以及它是如何到达那里的？”
为了给COS腾出空间，宇航员将移除“Costar”，即“空间望远镜轴向替代矫正光学设备”(Corrective Optics Space Telescope Axial Replacement)，它曾用于矫正哈勃失焦的主镜。它于1993年的安装是NASA的伟大成就之一，而它的移除标志着这架望远镜进入了一个新时代，其新仪器都自带矫正光学设备。
位于巴尔的摩的空间望远镜科学研究所的天文学家和外展科学家弗兰克·萨默斯 (Frank Summers) 表示，这次任务将如同升级电脑的主板、内存和电源。
他说：“你感觉就像有了一台全新的电脑，即使机箱、外壳和显示器都保持不变。“我们对哈勃也是如此。镜筒、镜面和基本部件都保持不变，但我们更换了后面处理光的电子设备。”
萨默斯说，对于这架望远镜来说，这是一个恰如其分的演变，因为它的本质首先是一台科学仪器。
他说：“哈勃并非被设计成我们在太空中的拍立得相机。“它旨在从这些图像中提取科学信息……它被设计成能够看到人眼看不到的东西。”
舒尔说，COS之所以能比其他光谱仪做得更好，是因为它被设计成能更有效地处理光线。尽管在安装之前科学家们不会确切知道，但它的效率将是哈勃目前已停用的空间望远镜成像光谱仪 (Space Telescope Imaging Spectrograph, STIS) 的10到30倍。
哈勃望远镜的观测时间是按轨道划分的，COS的高效率将在一个轨道内完成过去需要20个轨道才能完成的任务。这让科学家们很高兴，尤其是当他们有550个轨道可以使用时，就像舒尔一样。他们可以用更少的轨道看到相同的目标，或者可以看到更暗淡的目标。
舒尔说：“我们希望在更短的时间内获得非常出色的数据，高信噪比的数据。”
宇航员还计划修复STIS，它于2004年停止工作。如果宇航员能够修复它，这两台光谱仪将构成一套完整的太空棱镜。
舒尔——他与哈勃的渊源可以追溯到他的博士论文导师莱曼·斯皮策 (Lyman Spitzer)，后者在1946年首次提出了太空望远镜的设想——表示，没有哈勃这样的天文台，就无法研究宇宙的起源。
他说：“这就是我们热爱哈勃的原因。“我认为在未来五年里，这将非常令人兴奋。”
