國家天文臺(tái)堅(jiān)持面向國家戰(zhàn)略需求和世界科學(xué)前沿，主要從事天文觀測(cè)和理論以及天文高技術(shù)研究，并統(tǒng)籌我國天文學(xué)科發(fā)展布局、大中型觀測(cè)設(shè)備運(yùn)行和承擔(dān)國家大科學(xué)工程建設(shè)項(xiàng)目，負(fù)責(zé)科研工作的宏觀協(xié)調(diào)、優(yōu)化資源和人才配置。重點(diǎn)研究領(lǐng)域有：宇宙大尺度結(jié)構(gòu)、星系形成和演化、天體高能和激發(fā)過程、恒星形成和演化、太陽磁活動(dòng)和日地空間環(huán)境、天文地球動(dòng)力學(xué)、太陽系天體和人造天體動(dòng)力學(xué)、空間天文觀測(cè)手段和空間探測(cè)、天文新技術(shù)和新方法等。
近年來，國家天文臺(tái)承擔(dān)了兩項(xiàng)國家重大專項(xiàng)任務(wù)、兩項(xiàng)大科學(xué)工程項(xiàng)目和多項(xiàng)國家戰(zhàn)略高技術(shù)項(xiàng)目，主持了五項(xiàng)國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃（973）項(xiàng)目。國家大科學(xué)工程“大天區(qū)面積多目標(biāo)光纖光譜望遠(yuǎn)鏡（LAMOST）”于2008年10月竣工并投入科學(xué)運(yùn)行，“500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡（FAST）”將于2009年在貴州開工建設(shè)。在我國月球探測(cè)一期工程中，國家天文臺(tái)圓滿完成了地面應(yīng)用系統(tǒng)研制、建設(shè)和運(yùn)行以及VLBI測(cè)軌等任務(wù)，處理和制作了我國第一幅月面圖像和全月球影像圖。國家天文臺(tái)還承擔(dān)了載人航天工程等重大任務(wù)。
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依托研究所：中國科學(xué)院國家天文臺(tái)云南天文臺(tái)、中國科學(xué)院國家天文臺(tái)南京天文光學(xué)技術(shù)研究所、中國科學(xué)院國家天文臺(tái)烏魯木齊天文站和中國科學(xué)院國家天文臺(tái)長(zhǎng)春人造衛(wèi)星觀測(cè)站。紫金山天文臺(tái)、上海天文臺(tái)。