Phía xa của Mặt trăng hoàn toàn chìm trong bóng tối trong 14 ngày (tính theo ngày Trái đất), sau đó là 14 ngày có ánh sáng Mặt trời gay gắt. Điều đó khiến nhiệt độ dao động trong khoảng từ 120°C đến -173°C và sự thay đổi đáng kể có thể xảy ra trong vòng vài giờ. LuSEE-Night được thiết kế chịu nhiệt trong môi trường chân không vào ban ngày và không bị đóng băng vào ban đêm, đồng thời tự cung cấp năng lượng cho chính nó trong suốt 14 ngày trong bóng tối liên tục.
Theo nhà vật lý người Mỹ Anze Slosar, LuSEE-Night không phải là kính viễn vọng vô tuyến tiêu chuẩn mà sẽ hoạt động giống như đài FM, thu tín hiệu vô tuyến ở dải tần số tương tự. Máy quang phổ là trung tâm của nó. Giống như bộ thu sóng vô tuyến, nó có thể tách tần số và biến tín hiệu thành quang phổ.
Sau khi chạm xuống phía xa của Mặt trăng, tàu đổ bộ mang LuSEE-Night sẽ tắt vĩnh viễn, vì vậy nó không tạo ra bất kỳ nhiễu sóng nào. Sau đó, kính viễn vọng sẽ triển khai 4 ăng-ten dài 3m trên một bàn xoay để thu thập dữ liệu. Trên Trái đất, các nhà khoa học sẽ đợi 40 ngày để LuSEE-Night thu thập và truyền tập dữ liệu đầu tiên của nó tới một vệ tinh chuyển tiếp với Trái đất.
