盖亚空间望远镜是欧洲航天局（ESA）的空间望远镜，于2013年12月19日在法属圭亚那成功发射升空，飞往距地球150万公里的拉格朗日L2点。该点是太阳和地球引力的平衡点之一，在太阳与地球连线外侧，由于背对太阳受干扰较少，适合安放太空望远镜等空间探测设备。盖亚空间望远镜将观测银河系中约10亿颗恒星的位置和运动，绘制迄今最精确的银河系三维地图，并帮助解答有关银河系起源和演化的问题。
盖亚空间望远镜于2013年12月19日在圭亚那太空中心使用联盟号运载火箭发射升空。已抵达地球轨道的L2拉格朗日点附近以利萨如轨道运行。
盖亚空间望远镜将反复扫描天空，平均每隔5年有70次观测10亿颗恒星内的每颗恒星。盖亚不仅把恒星的位置和运动绘制成图，还将测量每颗恒星的关键物理性质，例如亮度、温度和化学成分等。为实现目标，盖亚太空望远镜将缓慢转动，让它的2部望远镜掠过整个天空，然后让这些望远镜各个部分的光同时聚焦在一部数码相机上。
确定一颗恒星的光度，这是确认恒星距离的必要条件。恒星的视差是少数不需要透过物理假设得知恒星距离的方式之一，而地面的望远镜因为大气层扰动和仪器误差而无法得到足够精确的视差量测结果。观测光度最微弱的天体可以使恒星光度模式更加完整。所有天体到达一定亮度时都必须被量测以获得无偏差的样本。必须要有大量的观测对象以解释恒星演化中较快速的阶段。观测银河系中大量天体对于了解银河系的动力学模式也相当重要，要注意的是，10亿颗恒星仍不到银河系总恒星数量的1%。对恒星的天体测量和观测恒星在银河系中运动状态是了解各种恒星分布模式的必要方式，由其是较远处恒星的。
可对超过10亿颗恒星进行天文测量，可观测最暗恒星为V波段视星等20等。确认恒星的位置，依恒星表面颜色的不同，V波段10等恒星的精确度可达7μas，相当于在1000公里以外测量一根头发的直径；15等时精确度约12到25μas，20等时则是100到300μas。确认距离地球最近恒星的距离误差约0.001%。而距离地球约3万光年，接近银河系中心的距离误差20%。量测4000万颗恒星的切向速度精确度预期至少0.5km/s。精确量测1000颗系外行星的轨道和轨道倾角，并以天文测量法确认行星的真实质量。盖亚任务其他相关于基础物理的观测则有侦测阿尔伯特·爱因斯坦广义相对论预测的，光因为太阳重力场而弯曲的程度；因此可以直接观测时空的结构。
