月亮，在古时又称为太阴、婵娟、玉盘，千万年来阴晴圆缺亘古不变，从古至今，人类就从未停止对月亮的向往。其中更不乏通过月亮寄托情感的神话故事和古诗词，从嫦娥奔月到“海上生明月、天涯共此时”，从古时肉眼观测到人类探测器第一次造访，若干年来月亮仿佛被赋予了生命的气息，见证并陪伴了人类的发展。
作为地球唯一的天然卫星，月球是离地球最近的天体，因其独特的环境（如超高真空、无大气、无磁场、弱重力等）和丰富的自然资源（钛铁矿、氦-3和潜在水冰资源等），一直是人类迈向浩瀚宇宙的首选目标。迄今为止，人类在月球探测60多年的历程中共实施了117次无人月球探测和9次载人月球探测任务。
并且探索月球脚步从未停止，2020年9月，NASA发布最新版月球探测计划：NASA’s Lunar Exploration Program Overview，在这份计划中,NASA明确提出：2021年开始运用机器人开展月球无人探测，2024年前运送宇航员登陆月球南极，随后将在月球南极建立“Artemis大本营”，建立环月轨道空间站和月球表面基地以实现人类在月面长时间驻留。
之所以选址在月球南极，其很大一部分原因是由于月球极区阴影区撞击坑内很可能存在的水冰。
一直以来水是生命活动赖以维持的基础，月球的水是月球探测的重要内容之一，既具有重要的科学意义，也蕴含着潜在的应用价值。
月球存在水冰的设想最早由美国科学家Watson K等在1961年提出：由于月球极区的太阳入射角很小，一些撞击坑底部可能处于太阳照射不到的永久阴影区，表层和次表层温度常年维持在40K左右（目标-233°C）。原始月球脱气作用产生的水、彗星撞击月表带来的水，在如此低温条件下逃逸进入太空的概率很小，很可能以水冰的形式被长期保存下来，因此推测月球两极撞击坑底部可能存在大量水冰。
目前认为月球水的来源主要有3种：（1）由彗星或小天体带入。当彗星撞击月表并剧烈破碎时，碎块溅落到撞击坑永久阴影区与月壤混合；（2）由太阳风中的氢原子与月壤和月岩中的FeO发生还原反应产生；（3）月球深部释放的岩浆水。相关研究表明，上述这些水中有20%~50%以冰的形式储存在月球两极撞击坑永久阴影区。
在月球水冰设想提出后的50余年间，许多科学家持续进行多方面的探索，包括早期的绕月轨道器、着陆器、月球车的不载人探测，阿波罗宇航员的登月考察，以及月球样品和月球陨石在地面实验室内的精细分析。
直到2020年10月，美国NASA宣布通过平流层红外探测天文台（Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy,SOFIA）开展的红外波段探测，在月表光照区发现了水分子的存在，这是人类第一次在月球表面直接探测到水分子,相关研究成果于2020年10月26日在《自然·天文学》（Nature Astronomy）杂志上。
月球水的探测具有重要意义，首先，月球两极永久阴影区中的水冰很可能保存了数十亿年前彗星或小行星带来的水，这些水包含了太阳系早期水的丰富信息，对于深入认识太阳系早期水的形成机制以及后期分馏演化过程都具有重要意义；其次，对月球基地建设和后期深空探测具有重要应用前景，由于从地球运送水到月球非常昂贵，就地开发和利用月球极区的水冰，可以解决月球基地建设中人类赖以生存的饮用水供给问题，同时通过将水分解成氢和氧，可以为进一步开展深空探测提供燃料，也能保障月球基地的氧气供给。