Uzay araştırmaları, diğer deneysel bilimlerle karşılaştırılmayacak büyük kısıtlamalarla karşı karşıyadır. Göktaşları, Ay ve yakın gezegenler dışındaki hiçbir gökcismine ulaşılamadığı için, çoğu kez yalnızca gökcisimlerinden yayılan yada yansıyan ışınımlarla yetinmek gerekir. Yer’ in kendi ekseni ve güneş çevresinde dönen, yalpalayan ve nutasyon hareketi yapan bir gözlem yeri olması da ek güçlükler doğurur. Ancak, gözlem araçlarını atmosferin dışına taşıyarak ya da gözlem aracının Yer’ in dönüşünün etkisini dengeleyecek biçimde hareket etmesini sağlayarak, bu tür güçlükler bir ölçüde yenilebilmektedir. Gökcisimleri ile ilgili çalışmalar çoğu zaman, ölçümleri de içeren gözlemlerden ve kuramsal araştırmalardan oluşur.