แม้ว่าจะมีความก้าวหน้าอย่างมาก แต่ดาราศาสตร์ก็ยังอยู่ภายใต้ข้อจำกัดที่สำคัญ กล่าวคือ มันเป็นการสังเกตโดยเนื้อแท้มากกว่าวิทยาศาสตร์เชิงทดลอง การวัดเกือบทั้งหมดต้องทำในระยะ ห่าง ที่มากจาก วัตถุที่สนใจ โดยไม่มีการควบคุมปริมาณ เช่นอุณหภูมิความดันหรือองค์ประกอบ ดาราศาสตร์ ทางเคมี มีข้อยกเว้นบางประการสำหรับข้อจำกัดนี้ ได้แก่อุกกาบาต (ส่วนใหญ่มาจากแถบดาวเคราะห์น้อย แม้ว่าบางส่วนจะมาจากดวงจันทร์หรือดาวอังคาร ) ตัวอย่างหินและดินที่นำกลับมาจากดวงจันทร์ตัวอย่างดาวหางและฝุ่นดาวเคราะห์ น้อยที่ส่งกลับมาโดย ยานอวกาศหุ่นยนต์และอนุภาคฝุ่นระหว่างดาวเคราะห์ที่เก็บรวบรวมในหรือเหนือชั้นบรรยากาศสตราโตสเฟียร์ สิ่งเหล่านี้สามารถตรวจสอบได้ด้วยเทคนิคทางห้องปฏิบัติการเพื่อให้ข้อมูลที่หาไม่ได้ด้วยวิธีอื่นใด