直接撮像(direct imaging)は、天体からの放射光や反射光を直接撮像観測で捉える手法である。系外惑星の発見手法としても広く用いられているが、恒星と惑星の明るさに大きな違いがあり、またサイズも大きく異なるため、一般に観測上の困難を伴う。これは系外衛星の検出においてはさらに重大となる。しかし、系外衛星が潮汐力によって強く加熱されている場合は、理論的には系外惑星と同程度の放射を持つ場合がある。潮汐加熱を受けている例としては木星の衛星イオがあり、潮汐加熱を熱源とした活発な火山活動を起こしていることが分かっている。衛星が強く潮汐加熱を受け、また衛星からの放射が恒星に隠されないような十分な遠方の軌道で惑星が公転している場合は、ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡のような将来の観測装置によって撮像できる可能性がある。
ホット・ジュピターなどのように恒星の近くを円軌道で公転する惑星の場合、潮汐力によって惑星の自転は減速され、潮汐固定された状態となる。惑星の自転周期が長いほど、その惑星の周りの同期軌道の半径は惑星から遠くなる。恒星に潮汐固定されている惑星の場合、惑星の自転と衛星の公転が同期する軌道距離は、惑星のヒル球の外部になると考えられる。これは同期軌道の半径が大きくなる事に加え、恒星に近いほど惑星のヒル球のサイズも小さくなる事が原因である。ヒル球とは、惑星からの重力が恒星からの重力的な影響を上回り、衛星が安定的に存在できる領域である。また惑星の同期軌道よりも内側に存在する衛星は、潮汐力によって惑星に向かって内側に落下する。そのため同期軌道がヒル球の外側にあるような状況である場合、全ての衛星は惑星に落下してしまうことになる。また、同期軌道が三体安定ではない場合、この半径より外に衛星があったとしても衛星が同期軌道に到達する前に惑星を周回する軌道から離脱し、衛星ではなくなってしまう。潮汐力による系外衛星への影響に関する研究では、これらの効果が短周期惑星の周りでの系外衛星の発見が無いことの理由である可能性が指摘されている。
衝突によって形成された地球型惑星の衛星のうち、恒星に比較的近く、なおかつ惑星と衛星の距離が離れている場合は、恒星からの潮汐力の影響によって衛星の軌道平面と惑星の軌道平面は揃っていると考えられる。しかし惑星と衛星の距離が小さい場合は、傾いた軌道平面で公転している可能性もある。巨大ガス惑星の場合、木星のガリレオ衛星等のような比較的大きな衛星は周惑星円盤の中で形成されたと考えられる。この場合は、衛星の軌道平面は惑星の赤道面に沿ったものになる。
太陽系外衛星はこれまで直接検出されたことがなく、また間接的な検出が確認されたものもないため、その性質はまだ良く分かっていない。しかし、それらは太陽系の衛星のように変化に富んでいると考えられる。ハビタブルゾーンにある太陽系外の巨大惑星の回りの地球程度の大きさの衛星には生命が存在する可能性がある。
伝統的な用法では、衛星とは惑星の周囲を公転する天体のことであるが、褐色矮星の周囲に惑星程度の大きさの衛星が発見されると、惑星と衛星の違いが不鮮明になった。この問題を解決するために、国際天文学連合は、「恒星や恒星残骸の周囲を公転しており、真の質量が重水素の熱核融合を行う限界質量以下である天体が惑星である」と宣言した。熱核融合の限界質量は、太陽程度の金属量の天体で約13木星質量と計算されている。国際天文学連合の定義は、これ以下の質量の天体は、その形成の過程に関係なく惑星と呼ぶということを示していた。
チェスターは1930年8月13日にロードアイランド州ニューポートを出航しヨーロッパへ巡航する。バルセロナ、ナポリ、コンスタンチノープル、ファーレロン湾、ジブラルタルを訪問し、10月14日に修理のためペンシルベニア州チェスターに帰還した。チェスターは偵察艦隊の旗艦として軽巡洋艦部隊に加わり、1931年3月6日にパナマ運河地帯で例年の艦隊演習を視察した海軍長官を戦艦テキサス (USS Texas, BB-35) から乗艦させた。3月22日にフロリダ州マイアミで長官を下ろし、その後フランス海軍の2隻の巡洋艦を護衛してナラガンセット湾での演習に向かう。ニューヨーク海軍工廠でオーバーホールを受けたチェスターは二基のカタパルトが艦中央部に装備された。艦載機と弾薬を搭載したチェスターはハンプトン・ローズを1932年7月31日に出航し西海岸へ向かう。カリフォルニア州サンペドロに8月14位に到着し、通常任務に従事、1934年4月9日に特別任務部隊の旗艦としてサンペドロを出航した。5月31日にニューヨークに到着し大統領の閲艦を受け、11月9日にサンペドロに帰還した。1935年9月25日、チェスターは11月15日に行われるフィリピン大統領就任式に出席する陸軍長官一行を乗艦させる。12月14日にサンフランシスコに帰還、第4巡洋艦隊と共に通常任務に復帰する。1936年10月28日にサンフランシスコを出航したチェスターは11月13日にサウスカロライナ州チャールストンに到着、5日後にアルゼンチンのブエノスアイレス、ウルグアイのモンテビデオを親善訪問するルーズベルト大統領を乗艦させたインディアナポリス (USS Indianapolis, CA-35) に護衛艦として随行する。12月24日にサンペドロに帰還し、その後は西海岸で活動し、艦隊演習やハワイ、アラスカへの訓練巡航を行う。1940年9月23日から1941年1月21日までは東海岸で訓練とオーバーホールを行った。また、チェスターは1940年にRCA社製のCXAM レーダー（初期型）を装備した最初の艦艇の1隻となった。2月3日からチェスターは真珠湾を母港とし、ハワイ海域で訓練を行ったほか5月14日から6月18日までの期間は西海岸への航海をおこなった。10月10日から11月14日までの間、チェスターはマニラへの増援部隊を乗せた輸送船2隻を護衛した。