天文學是一門觀測科學，如何取得更多、更好的實測資料乃天文研究之頭等大事。空間天文學的誕生，打破了天文觀測囿於在地面上進行的傳統方式，大大推進了天文學的發展。人們並不滿足於此，仍在尋找更為理想的天文觀測基地，目光直指月球。
衛星天文觀測及其缺陷
有著悠久歷史的天文學，就其觀測方式來講，經歷了從肉眼觀天到望遠鏡觀測(始於1609年)，從可見光觀測到多波段觀測(始於1930年代初期)，以及從地面觀測到空、司觀測(始於1960年)三大具有深遠意義的變革。
地面天文觀測必然會受到地球大氣層各種效應的影響，並在觀測對象、資料可靠性以及可觀測波段等方面，給天文工作的深入發展帶來嚴重限制，為了從根本上克服這些不利因素的影響，必須把天文望遠鏡及其後端探測設備送到儘可能遠離地球大氣層的太空中去，變地面觀測為空間觀測。
鑒於開展空間觀測對於天文工作的重要性，自1957年蘇聯發射了世界上首顆人造衛星之後不久，美國於1960年即把第一顆天文衛星「索拉德一號」
送入近地軌道，成功對太陽進行了紫外和x射線觀測迄今世界上多個國家已發射了許多天文衛星，一些項目的造價甚至超過10億美元，如著名的「哈勃空間望遠鏡」(HST)耗資高達20億美元。有的空間天文觀測項目已不限於人造衛星，或可稱為人造行星，如2013年8月25日美國發射的斯必澤紅外空間望遠鏡(SST)採用了繞日運動軌道——位於地球公轉方向之後隨地球繞太陽運動，因為距地球遠在千萬公里之外，能徹底避開地球紅外輻射的干擾。
空間天文觀測儘管耗資不菲，但取得的科學回報極為豐碩，大大擴展了人類對宇宙中各類天體及天文現象之物理本質的認識。如HST觀測到100多億光年遠的星系，使天文學家有可能追溯宇宙發展的早期歷史SST投入工作之後重要發現接踵而來，包括觀測到宇宙大爆炸之後1億年就已形成的第一代恆星，拍攝到太陽系外行星的首幅圖像等。
人們已充分認識到衛星所處的空間環境要比地面天文台優越得多，但同時也認識到，在近地軌道上運行的衛星和衛星上的探測儀器，還是會受到地球高層大氣的種種不利影響。
首先，高層大氣儘管很稀薄，但仍會對近地衛星的運動產生阻力，從而使其運行軌道不斷降低。若不適時重新推動衛星，觀測設備的工作壽命必然大受限制，而要做到這一點需有高技術支撐。
其次，近地衛星運行的速度接近每秒8公里，它們與大氣微粒高速相碰時衛星上的儀器有可能受到損壞，日益增多的太空垃圾更是空間探測設備的潛在致命「殺手」，而且這種可能性很難預測。
第三，失重環境下，為保證望遠鏡能做到對大量不同目標天體的實時高精度指向和跟蹤，需要很複雜的裝置和技術手段，並會影響到望遠鏡的工作效率。
第四，由於近地衛星約以90分鐘為周期繞地球運轉，星載望遠鏡的連續工作時間不可能很長，天文觀測的科學目標會受到一定的限制。
最後，一旦儀器出現故障，派人去維修的風險和代價都很大。迄今也只有啥勃望遠鏡曾多次由太空梭送太空人去進行實地人工維修並取得成功，但維修工作的成本非常高。
要是把望遠鏡放到更高、更遠的軌道上去(如SST)，殘餘大氣影響會大為降低，甚至完全不存在，觀測環境和效率將明顯改善，但對飛行器上的儀器進行維修就更困難了，或者根本不可能。
未來的天文觀測基地——月球
要想從根本上克服上述缺陷，需要為天又望遠鏡尋找比人造衛星更好的觀測平台，於是人們想到了地球的近鄰——月球。
自阿波羅載人登月計劃實施後不久，已有人開始探討在月球上開展天文觀測的可能性，於是誕生了「月基天文學」的概念。早在20世紀80年代後期，有關科學家曾在美國召開了一系列會議，對涉及開展月基天文觀測的一些問題進行了較詳細的探討。隨著空間技術的進展，在未來幾十年內人類完全有可能開始籌建月球工作基地，並進而開發、利用月球上的資源，把望遠鏡放到月球上去很可能成為首選項目之一。因為歷史告訴我們，天文學總是空間探測優先考慮的基礎研究學科：1957年第一枚人造衛星上天后的第4年，即發射了第一顆天文衛星；1969年人類乘「阿波羅11號」首次登月之際，便在月球上安置了用於月球雷射測距的後向反射器：
事實上，月球作為天文觀測基地，有著人造衛星無法企及的一些重要優點。
月球上沒有空氣，表面環境處於超真空狀態，絕無大氣因素引起的諸多不利影響。月球直徑約為3480公里，它的巨大表面能為天文望遠鏡提供一個極為穩定的安置平台，可以採用類似於地球上所用的安裝、指向和跟蹤系統，與失重狀態下的星載設備相比可以做得較為簡單月球表面重力只及地球表面重力的六分之一，且絕對沒有風，因而在月面上建造大型設備，包括望遠鏡本體和圓頂觀測室，其技術要求甚至會比地球上還要低。未來，隨著月球基地的不斷成熟，天文觀測所需的人力、物力支援可以就近提供，甚至儀器的所有零部件都能由技術人員實地進行維護和更新，而這類工作對於衛星來說是相當困難的。如果再想得遠一些，經充分開發之後，月球還可望能逐步為人們在那裡工作和生活提供必需的原材料和資源。
從天文觀測的要求來看，月一地距離超過38萬公里，地球上人類活動對月球的影響要比對衛星小得多。鑒於自轉周期與繞地球的公轉周期相等，月球總是以差不多同樣的半個球面朝向地球，要是把觀測儀器放在月球背面，地球和地球人活動的影響就近乎完全不存在。由於沒有大氣，即使在白天，除太陽所處的小部分天區外，月球天空可以說是全黑的，月面望遠鏡能觀測到幾乎所有的天區：再有，月球自轉周期長達近一個月，遠長於地球的自轉周期(一天)，而近地衛星繞地球的公轉周期僅約為90分鐘或略長一些，月面望遠鏡能通過長時間累積曝光，探測到星載設備和地面望遠鏡所無法探測到的暗天體。
最後，就天文學距離尺度和現代技術而言，月球離地球相當近，無線電信號往返地一月之間歷時還不到2.6秒，天文觀測可以很方便地從地球上通過遙控方式自動進行，所獲得的觀測數據不難及時送回地球進行處理，天文學家也無需親自登月觀測。幾乎所有的觀測工作都是全自動的，可以由地球上的天文學家來遙控實施，但必要時可迅即得到現場技術支撐。這將是天文觀測的又一場革命，能使空間天文的投資得到更為有效的使用。
讀者也許會想到，月球距離地球比近地衛星要遠1000倍左右，把望遠鏡送上月球耗資巨大。但是，在這一點上首先需考慮的不是飛行目標距離的遠近，更重要的是飛行器到達目的地所需能量的大小，因為在奔赴月球(或者太陽系其他天體)的絕大部分旅程中，飛行器是不需要耗費能量的。就目前的技術而言，登月所需的能量只比發射近地衛星大一倍左右，而隨著航天技術的進步，這一差距有望進一步縮小。
兩條可能的實施途經
如何實施對月球的天文開發?這裡也許可以採取兩條不同的途徑，這就是被動的「搭載」方式和主動的「促進」方式。
載人空間飛行已有幾十年的歷史，人類已充分表明自己有能力進入宇宙空間，包括登陸月球和到達遙遠的太陽系行星。隨著科學技術的高速發展，完全有可能在月球上建立居人的基地。目前，一些國家都已制訂了若干龐大的載人空間計劃，彼此間的競爭和合作將會促使月球基地的早日出現。顯然，繼載人空間站之後，月球必將成為建立永久性基地的下一個目標，而且也只有在月球這個離地球相對較近的基地上取得更多的載人空間活動的經驗之後，人類才有可能向更遠的宇宙空間進軍，比如說到火星上去。
因此，一旦居人月球基地逐步得以建立，天文學家完全可以、而且也應該採用「搭載」的方式開展月球天文觀測。毫無疑問，在最初幾十年內，為在月球上建立和維持技術人員的生活和工作條件其代價是十分可觀的，這種狀況一直要延續到月球上的自給自足達到一定程度，並且運輸費用大大降低之時儘管如此，不論從哪個角度來看，在月球上開展天文工作所需追加的費用相比之下是不大的而且，月球上的具體條件，可以使地面上的同類儀器以某種簡化形式由宇骯員在月面上進行安裝、維護，同時全部觀測及資料處理工作則可以在地球上進行遙控。
這條途徑是被動式的，在月球基地未達到初具規模之前，月基天文尚不能開展全面、有效的工作。
另一種觀點認為，天文學家應當理直氣壯地呼籲，開發月球基地的費用自然應是人類為探索、開發以至深入研究太陽系所必須付出之代價的一部分，或者說開發月球費用中的一部分就應該花在天文工作上
事實上，若干極重要的基本天文課題，絕對必須通過在月球上設置天文儀器來加以探索和回答，舍此並無第二條路可走
從這個觀點來看，天文學家不應採取被動、等待的態度，而應成為大力開發月球的重要驅動者，並且應該對除天文觀測設備自身費用之外的某些基本設施所需的費用提出要求，應主動、全力促使早日建成月球基地。
除上述開發月球天文的途徑外，另一個重要問題是，所有月面設備是否都必須有人參與維護?全自動系統無疑是最為快捷、省錢的工作模式——利用一些軟著陸登月器，即可把一些簡單的小型天文望遠鏡(如組成射電望遠鏡陣的單天線之類專用設備等)安置在月球上，並較容易實現全自動遙控操作。然而，這恐怕難以作為適用於月球上各類望遠鏡的通行工作模式。月球提供了堅實的觀測平台，但全自動遙控操作必須為其複雜性所需的額外設計和製造費用付出高昂的代價。不僅如此，很難設想沒有人參與能成功安置大而複雜的觀測設備，重要的月球天文開發工作肯定要有人的現場參與，在早期階段這種參與可能還是很頻繁的。
望遠鏡可以在為期較短的登月時段中安裝好，然後必要時還得由人來加以維修以至改進，一些大的系統可能會需要人的經常性參與。當然，一旦有能力建造這類設備，人的維護自然就不成問題了。
可以預料，首個月球基地在天文學上的作用會有點像歐洲南方天文台那樣的聯合機構，不同國家的研究組織將分別提供各類望遠鏡和其他設備，並共同分擔對儀器的操作和維護以及相關的費用。預期在最初10年內，這類儀器通常只各自起到單一的作用，它們應該是比較簡單而又經濟、可靠，並且有著明確的工作目標。比如簡單的多色測光望遠鏡，簡單的高解析度成像望遠鏡，專用的行星成像望遠鏡，簡單的分光望遠鏡，用於深空紫外和近紅外巡天的大視場望遠鏡，紅外望遠鏡，兩單元以及多單元光學和紅外干涉儀，月一地甚長基線天線陣，以及手提式的x射線和伽瑪射線望遠鏡，等等。
將來定能實現
凡事都有其兩面性，儘管未來的月基天文觀測有許多地面觀測和衛星空間觀測所不及的優點，但同時也有自身一些難度很高、而又必須解決的困難，在付諸實施前許多重要的細節問題有待進一步深入探究
阿波羅計劃的成功，使人們實現了載人登月，對月球有了許多新的認識，然而這對於在月球表面作大範圍活動、建立月球基地以及開展實際天文工作還是遠遠不夠的——人類如何才能在真空條件下長期、有效地工作?如何防禦微隕星、宇宙線以及太陽風粒子對月球上人的威脅以及對望遠鏡和探測設備的影響?怎樣克服月球表面晝夜溫度的劇烈變化?此類問題必須解決，而人類目前對其認識還是很不夠的。
為此，開展月基天文學的穩妥做法是，先計劃一些小型且自動化程度較高的試驗性儀器，由此取得經驗，然後再考慮中型、大型以至超大型的望遠鏡系統還有，月面天文台的最終建立不僅取決於科學技術方面的因素，而且必然會涉及到國際性的合作、真正實現月球天文觀測無疑還需走很長的路，月球基地的充分開發和利用更是一項耗資巨大的工程不過可以有充分的理由相信，人類必將會克服種種困難，朝著這一既定目標穩步前進，並在這一進程中，把自身的科技水平和對宇宙的認識提到嶄新的高度。
科學目標首先是要合理設想，然後努力去做，直至最後做成請記住，科學技術的發展永無止境，而且越是近代發展得越快——100多年前地球上還沒有出現飛機，現在普通民眾坐飛機去公幹或者旅遊已成為平常事40年前手機尚未問世，今天小巧玲瓏的手機幾乎已人手一部，而未來其功能之強則無人能預言——到月球上去進行天文觀測也必然會經歷一個發展過程，儘管現在看來好像有點想入非非。