人类探索宇宙的征程中，天文观测始终扮演着关键角色。自人类首次踏入太空开展天文观测以来，经过六十余年的发展，天文学已步入高速发展阶段，极大推动了自身及相关学科的进步。在这一进程中，天文观测台址经历了从城市到郊区、远山远海，最终迈向空间的演变，而月球凭借其独特优势，正逐渐成为天文观测台址自然进化的下一理想选择。
月球在天文观测方面优势显著。从观测波段来看，所有在地面无法观测的波段，都能在月基开展，与空间观测能力相当。月基天文台环境稳定，可长时间稳定工作，有望实现几十年量级的寿命。理论上，它还能发展成为和地基天文台一样大规模的综合型天文台，且建设可分阶段进行。月基望远镜相对天基具有更高稳定性，更利于开展高精度天文观测。月球自转一周比地球慢近26倍，能实现对大天区范围内目标更长时间的连续观测，对时域天文观测极为有利。月基望远镜位于主要地冕层外，紫外波段干扰小，月背还能利用月球遮挡，有效减少来自地球的射电背景、地磁、反照等干扰。月球表面重力约为地球的1/6，且无大气影响，更有利于建设更大口径的望远镜。建设和维护大型月基天文台的投入性价比高，月基天文观测作为全人类的事业，还能提升相关国家的国际地位。
回顾月基天文观测的发展历程，成果丰硕。1972年4月，美国“阿波罗16号”任务在月面笛卡尔高地开展了远紫外天文/对地观测实验。其携带的口径约7.5厘米的远紫外成像/摄谱相机，拍摄了地球的远紫外图像，获取了地球上层大气（氢层）的全球分布等数据，还对大麦哲伦云等若干天体目标进行了观测，初步验证了月基天文观测平台的可行性。2013年12月，“嫦娥三号”着陆器成功部署于月球雨海地区，搭载的月基紫外望远镜成为人类首台在月面长期运行的天文望远镜。它主要对北天极附近局部天区开展了近紫外波段巡天，并对银河系内变星等天体进行了长期观测，构建并释放了局部天区近紫外巡天星表，对多颗处于特殊演化阶段的双星系统进行持续观测，获取了相关参数。此后，包括中国、美国、欧洲、日本、印度和俄罗斯等在内的多个国家机构和高校开展了月基天文观测任务，多家商业公司的加入也为月面多样化探测和观测技术验证提供了更多选择。2019年，中国“嫦娥四号”任务首次在月球背面进行了超宽带甚低频射电天文信号观测；2024年，美国的“奥德修斯号”开展了低频射电频段天文观测，并首次在3 - 22 MHz频段从月表观测了银河低频背景；2025年，美国的“蓝色幽灵”任务开展了软X射线天文观测。
当前，月球探测正从单次任务零散发射向长久存在的月球科研基地规模化构建转变，月基天文观测也随之从单一波段探测向规模化多谱段综合探测发展。全球已形成中国倡导的国际月球科研站、美国主导的“阿尔忒弥斯”、欧洲航天局牵头的“新世界”三大计划同台竞争的形势，各国正逐步推进月球科研基地的规划与建设，推动月基天文从短期观测与技术验证走向长期观测与系统性科学产出。
随着地月空间运输和月面着陆技术的发展，以及月面观测设备可通过定期维护实现几十年量级寿命等因素，月面天文观测成本有望降低，更多聚焦广泛天文科学的观测设备有望在月面部署。未来月基天文观测科学涵盖多个方面，例如开展月基紫外−光学−红外超宽谱段覆盖的超高精度多波段同时巡天与精细观测，构建动态更新的完备紫外星表，聚焦星系演化、暂现源、行星宜居性等研究；开展月背高精度超长波全天频谱和全天图像观测，探测宇宙黑暗时代与黎明信号和低频射电源，研究宇宙早期演化历史；开展地−月甚长基线干涉测量（VLBI）观测，聚焦活动星系核吸积流和喷流、黑洞视界面精细结构等研究；开展月基MeV谱段巡天和偏振观测，聚焦高能宇宙线起源和加速机制、伽马射线暴爆发机制等研究；开展月基分赫兹引力波观测，聚焦中等质量黑洞探测等研究。
