В последнем десятилетии XVII века на побережье Ледовитого океана, в далеких от столицы Холмогорах, Афанасий занимался астрономическими наблюдениями в специально оборудованном для этой цели помещении. Судя по дошедшим до нас документам, Афанасий устроил обсерваторию в «задней келье» своего дома. К 1691 году в Холмогорах завершили строительство каменного собора, построенного под руководством Афанасия. Вполне возможно, что высокую колокольню этого собора Афанасий использовал как астрономическую вышку (что позже русские астрономы делали не раз). К сожалению, сведения о научной деятельности Афанасия крайне скудны и мы не знаем ни характера, ни результатов его астрономических наблюдений. На Куроострове, всего в двух километрах от Холмогор, в 1711 году, спустя девять лет после смерти Афанасия, родился Михаил Васильевич Ломоносов. В юности он, несомненно, слышал рассказы об Афанасии и его обсерватории, так что вполне возможно, что эти рассказы возбудили у Ломоносова интерес к астрономии.
Эпоха великих преобразований, связанных с энергичной деятельностью Петра и его соратников, была вместе с тем эпохой зарождения в России астрономической науки. Сам Петр, как известно, высоко ценил астрономические знания, понимая их значение для кораблевождения и картография. Во время заграничных путешествии Петр посетил Гринвичскую, Парижскую и Копенгагенскую обсерватории, где произвел самостоятельно астрономические наблюдения. В разных европейских странах Петр приобретал телескопы и угломерные инструменты, предполагая организовать в России научные астрономические наблюдения с их практическим выходом в теорию кораблевождения и геодезию. Особенно интересовали Петра солнечные затмения и солнечные пятна, которые он неоднократно наблюдал. Под руководством Петра началось систематическое картографирование нашей Родины, невозможное без астрономических определений широты и долготы. Весьма успешной оказалась экспедиция по картографированию Каспийского моря, об очертаниях и размерах которого в Европе были самые смутные представления. Подробную карту побережья Каспийского моря, составленную по заданию и под руководством Петра, высоко оценили на западе и Парижская Академия наук по этому случаю избрала Петра своим членом. Но Петра гораздо больше волновали не почетные звания, а дальнейшее развитие отечественной науки. Задумав учредить в России собственную Академию наук, Петр в проекте этого крупнейшего научного учреждения России предусмотрел и государственную астрономическую обсерваторию.
