探索宇宙、掌握未知世界是人類社會發展的動力，天文觀測是探索未知世界的重要活動。月球的自然環境具有特殊性，天文觀測條件十分優越，天文學家非常希望能在月球上建起大型月基天文台。大型天文台在月球出現後，會大大擴展人類的眼界，或許第一個接收到外星人來電的就是月基天文台。
由於地麵天文觀測要受到地球大氣的各種效應和複雜的地球運動等因素的嚴重影響，因此，其觀測精度和觀測對象受到了許多限製，遠遠不能滿足現代天文研究的要求。這些影響主要表現為2個方麵：①地球大氣中的各種原子、分子、離子和塵埃粒子對於來自天體的電磁輻射的吸收和散射，這導致在整個電磁波段隻存在為數不多的透明“窗口”，在這些“窗口”內大氣的吸收和散射不太明顯，透射率較高。這些“窗口”主要存在於光學波段、近紅外波段和波長從15毫米到0．3毫米的射電波段。地麵的天文觀測隻能局限在這些大氣窗口對應的波段進行，這就使得我們在地麵無法獲得來自天體的全麵的物理信息。②大氣的擾動影響，對於光學波段，這種擾動表現為星象的不規則運動和彌散以及星象亮度的迅速變化，大氣擾動的存在會嚴重影響天文觀測的效率和精度。
為了提高天文觀測的質量，世界各國發射了一係列的天文衛星，如哈勃望遠鏡、錢德拉望遠鏡等等。盡管這些在近地軌道上運行的天文儀器所處的空間環境比地麵優越得多，但仍然要受到地球高層大氣的一些效應的有害影響。例如：在幾百千米的高空，大氣雖已十分稀薄，但地球大氣的阻力會使衛星慢慢地沿螺旋軌道不斷降低，以致如要長期使用天文衛星，必須適時做軌道修正，保持衛星的高度；大量衛星的殘骸和發射火箭的碎片將汙染天文衛星周邊的環境，可能會嚴重地損害望遠鏡靈敏的光學部件和儀器；天文衛星的運行速度高達8000米／秒，這使它在與微粒和殘餘大氣離子相撞時會受到損害；在失重的環境下，要使衛星上的天文望遠鏡實現對觀測目標的高精度指向和精密跟蹤非常困難，必須配有很複雜的機械裝置，而儀器越大，不能進行天文觀測的時間就會越多。此外，由於近地衛星繞地球公轉的周期通常僅為90分鍾，因而觀測一批天體所能連續用的曝光時間就不可能很長，這也給衛星天文觀測帶來一定的限製；近地軌道衛星還會遭受到迅速的熱變化和引力變化的影響，這些變化限製了軌道上望遠鏡的大小，從而也限製了它的分辨率和靈敏度。
月球上的重力隻有地球的1／6，而且月球上永遠沒有風，在月球上架設巨型望遠鏡及觀測台比在地球上更方便。月球的地質活動比地球弱得多，月震活動隻有地震活動的億分之一，對望遠鏡的觀測影響很小，這對基線很長的光學、紅外和射電幹涉係統尤為有利。月球背麵沒有人類活動造成的紛雜的幹擾環境，更是觀天的寶地。另外，與失重狀態下的空間望遠鏡相比，月基望遠鏡是建在月球這個直徑為3476千米的巨大而穩定的觀測平台上的，因而，望遠鏡的安裝、維修、跟蹤等問題的解決都比空間望遠鏡容易得多。哈勃空間望遠鏡升空後，為了對其進行維修，航天員就曾數次乘航天飛機到太空，對其先“追”再“抓”，費了不少周折。