月球上沒有大氣，無雨無云，能見度非常高，而且夜間的溫度低而穩(wěn)定，這樣良好的物理條件對提高和擴(kuò)大天文觀測的精度和范圍都非常有利，使得天文觀測系統(tǒng)能保持充分穩(wěn)定地工作。而地面上所建的天文臺必然會受到風(fēng)雨雷電等氣象因素的影響。在地面上開展觀測，只能接受來自天體的可見光、射電波和少數(shù)幾個小波段處的紅外光，包含豐富天體物理信息的絕大部分天體輻射，都被地球大氣阻擋和吸收。月球沒有空氣，沒有氣象影響，可以做到全波段觀測。月球遠(yuǎn)離地球，沒有城市的光污染和稠密的無線電干擾，也不會因人類活動對天文觀測產(chǎn)生影響，月球背面永遠(yuǎn)背對地球，因此能夠屏蔽來自地球的低頻噪音干擾，所以月球背面是建設(shè)月球天文觀測站最佳場所。

利用月球的高遠(yuǎn)位置，可以對地球的地質(zhì)構(gòu)造及環(huán)境變化進(jìn)行監(jiān)測與研究，特別是對近地空間乃至深空小天體對地球可能構(gòu)成的威脅進(jìn)行監(jiān)測，一旦發(fā)現(xiàn)有小天體（如隕石、彗星等）向地球方向運行并可能撞擊地球時，可及時利用激光或其他武器予以摧毀或改變其運行方向，從而起到保護(hù)人類的作用。