“嫦娥奔月”是一个在中国流传古老的神话故事，这个神话故事也证明了中国人的探月梦已远远不止几十年，而这一梦想最终在2007年10月24日得以实现。
迈出深空探测第一步
我国是世界上最早对月球运行进行科学观测和记录的国家之一。公元前14世纪，中国殷朝甲骨文（河南安阳出土）中已有日食和月食的常规记录。明朝以前，我国对日月运行的观测、研究和认识达到了很高的水平，以对日月运行认识为基础编制的历法一直领先于世界，还发明了一系列精巧的天文观测仪器。明朝中叶以后，欧洲科技的发展突飞猛进，对月球的科学认知水平很快就超越了我们，从对月球的远距离观测逐步走向全面的科学探索。
中国人的探月梦“阿波罗11”号成功登月在20世纪50年代末至70年代初，美国和前苏联两国在冷战期间凭借自己在航天领域的优势，展开月球探测的竞争，共向月球发射了100多枚探测器。1969年7月，“阿波罗11”号更是实现了人类的登月之梦。从“阿波罗11”号飞行中人类在月球上迈出第一步，到“阿波罗17”号飞行中人类迈离那里的最后一步，月球上共留下了12名美国宇航员的足迹。这一时期美、苏两国在月球探测中取得了辉煌的成就。
航天探测能力是一个国家综合国力和科技水平的体现。1959～1976年，随着月球探测卫星的出现，美、苏两个空间大国在月球探测领域展开了激烈的竞争。10余年中，两国开展了飞越月球、硬着陆、月球轨道飞行、软着陆、无人登月取样返回地球、载人登月取样返回地球等一系列月球探测活动，极大地带动了各自国家科学技术的迅猛发展。
随着冷战形势的缓和，在历经18年月球探测活动的冷静思考后，20世纪90年代，世界各航天大国重返月球的热潮迅速兴起。我国作为一个世界大国，不能长期脱离这种现实与趋势。自1970年4月24日成功发射第一颗人造地球卫星以来，我国的运载火箭、应用卫星和试验飞船技术有了飞速发展，特别是载人航天取得了历史性的成功与突破后，开展月球探测，填补我国在深空探测领域的空白，对推动我国科学技术整体水平的提升，提升综合国力、增强民族凝聚力、培育国民开拓创新精神等都有重要意义。
2007年10月24日，“嫦娥1”号成功升空，开始了中国人对月球的第一次探测。这是我国继实现应用卫星和载人航天飞行之后，在空间科学和航天技术进步方面新的里程碑。
月球探测的开展，将是我国迈出深空探测的第一步。
知识点深空探测
深空探测是在卫星应用和载人航天取得重大成就的基础上，向更广阔的太阳系空间进行的探索。主要有两方面的内容：一是对太阳系的各个行星进行深入探测，二是天文观测。
随着21世纪的到来，深空探测技术作为人类保护地球、进入宇宙、寻找新的生活家园的唯一手段，引起了世界各国的极大关注。通过深空探测，能帮助人类研究太阳系及宇宙的起源、演变和现状，进一步认识地球环境的形成和演变，认识空间现象和地球自然系统之间的关系。从现实和长远来看，对深空的探测和开发具有十分重要的科学和经济意义。深空探测将是21世纪人类进行空间资源开发与利用、空间科学与技术创新的重要途径。
探测月球给我们带来的意义
探测月球对我们有什么意义？这是许多中国的普通老百姓所追问的问题。中国科学界也不乏争论的声音。月球探索真的对我们毫无意义吗？事实并非如此，它所带来的七大利益可以预见。
维护我国月球权益的需要
尽管1984年联合国通过的《指导各国在月球和其他天体上活动的协定》（简称《月球条约》）规定，月球及其自然资源是人类共同财产，任何国家、团体和个人不得据为己有。但是，当前世界主要航天大国和国际组织正加紧实施月球探测计划。作为联合国外空委员会的成员国，我国只有通过开展月球探测，并取得一定成果，才具有履行《月球条约》和分享开发月球权益的实力，维护我国的合法权益。
月球是人类研究宇宙和地球本身的最佳平台
科学界认为，通过对月面上没有人为改造和破坏的这些优越条件研究月球，了解月球的成因、演变和构造等方面信息的研究，有助于了解地球的远古状态、太阳系乃至整个宇宙的起源和演变；有助于搞清空间现象和地球自然现象之间的关系，可以极大地丰富人们对地球、太阳系以至整个宇宙起源和演变及其特性的认识，从中寻求有关地球上生命起源和进化的线索。
促进科技的进步和发展的重要载体
开发月球是空前艰巨的事业，需要解决一系列难题，这必然会带动诸如大推力火箭、巨型航天器、高速飞行、人工智能、计算机、机器人、加工自动化、精密仪器、遥感作业、通信、材料、建筑、能源等工程技术以及空间生物、空间物理、空间天文等科学技术的突飞猛进。
为开发利用月球资源做准备
月球岩石据以往的探测，月岩中含有地壳中的全部物质元素，约有60种矿藏。在月球岩土中，含丰富的氧、铁、镁、钙、硅、钛、钠、钾、锰等物质。此外，月球上有丰富的能源，尤其是月球上的氦-3是地球上所没有的核聚变反应的高效燃料。据估计，在月壤中氦-3的资源总量可以达到100万～500万吨，能够支持地球7000年的需电量。
促进深空探测
月球表面的引力只有地球表面的1／6，航天器如果从月球上起飞，可大大节省能源。月岩土壤中氧占40％，可以就地生产推进剂和作为受控生态环境和生命保障系统的氧气来源：硅占20％，可以为航天器制作太阳电池阵，其他金属可以为航天器制作各种部件设备，也可将月球做中转站，为过往的航天器进行检修和补充燃料。
进行天文观测和研究的平台
月球表面的地质构造极其稳定，月球直接承受太阳的辐射，没有大气层对光线和电波的吸收、散射和折射等干扰，没有尘埃污染，没有磁场，月球的背面没有人造光源和射电的干扰，地震很微小。同时，月球有漫长的黑夜，黑夜温度极低。这种环境为建造高精度天文观测台提供了理想的场所。
推动经济发展
开发月球，可以产生难以估量的经济效益，而且其他技术的二次开发应用，势必促进工业的发展与提升。
中国绕月探测工程总指挥栾恩杰对此做了精辟科学的说明，他对月球的探索、开发、利用分成了3个步骤进行解释。简单可用三个字概括，即“探、登、驻”。“探”就是探月，对未知的月球先要有所了解，探索掌握必备的信息；“登”就是登月，人类能够登陆到月球上去，近距离地接触月球资源并安全返回；“驻”就是驻月，指设备或人类能够短期或中长期驻扎在月球，实现对月球资源的开发或居住的梦想。其中，“探月”又可分为3个时期，即“绕”、“落”、“回”。一期“绕”就是发射一颗围绕月球转的卫星，在离月球表面200千米高度的月球极地轨道开展科学探测；二期“落”就是选准地方落到月球表面，利用月球巡视车进行探索工作；三期“回”就是采集一些样品返回地球。
“嫦娥1”号成功升空月球是研究天文学、空间科学、地球科学、遥感科学、生命科学与材料科学的理想场所。
我们有理由相信，“嫦娥1”号卫星的探月成功，只是中国迈入深空探测的第一步。随着月球探测的开展，将有助于人类对月球、地球和太阳系起源及演化的研究，特别是对于月球科学中的一些基本问题，如月球的形成过程、月球的早期演化史、月球矿产的形成与分布特征、地—月系统的形成与演化、月球与地球及类地行星的比较研究以及它们各自的共性与特性等，只有通过新一轮的探测，才能获得较系统和深入的认识。
艰难的4个台阶
2003年，中国继美国和前苏联之后，成为第三个用自己的火箭将人类送入太空的国家。
既然“神5”、“神6”都走了一趟回来了，“再加把劲儿不就到月球了吗？”很多人都这么想。
登月之前，我们还有“艰难的台阶”要去登，概括起来主要有4个台阶。
第一个艰难台阶——火箭运载能力
目前，我们的火箭送几吨重的东西到太空没问题，“长征”系列火箭现在最大载重20吨（美国宇航局制造中的“阿瑞斯1”号火箭预计运载力125吨）。能到达的距地球最远距离为7万千米，而月球距地球38万千米，让登月飞船要往返将近80千米的行程上，必须有更多燃料、更大推动力，光抵达月球轨道就要需要好几级火箭，以“长征3”号甲目前的能力，恐怕是还不能完成这样的任务。正在研制的“长征5”号的目标是70吨的运载能力，届时将能解决奔月的问题。
当飞过云的问题解决后，进入月球引力区时，要解决能及时踩“刹车”问题，“刹”晚了就会撞到月球上，而“刹”早了就会失控飘向太空。飞过去了，也刹住了。但选择正确的轨道也是难题之一，既不能碰着月球，也不能飞过去。
第二个台阶——观测和监控
合格的宇航服是探月必备装备飞往月球的探测器中途将有短时长信号与地球中断（即时入盲区），这时的飞行器会处于极度危险中。还有地球24小时自转1圈，月球27天绕地球公转1周。这时会发生中国国土所在的那部分地球转到背向月球的时候，怎么办？那时候不仅无法观测到探测器，连发送指令也不可能。这些问题是我们测控需要面对的问题。美国在解决测控时比我国容易，其在全球建了3座测控站：本土加州、澳大利亚堪培拉和西班牙马德里，每隔120度建1座，无论怎么转，总有一个站能观测到，除了这3个，它还有数座直径分别为70米、36米和26米的接收天线，别说月球，连太阳系都能探测了。我国能用的测控站仅有2个：上海佘山一个、乌鲁木齐一个，接收天线直径都只有25米。要想解决384万千米的无线电波传送，目前还有困难。
第三个台阶——服装
这也是最难的一个：探测卫星也好，航天员也好，都要穿上特殊“衣服”才可能探月、登月。这衣服得热的时候不热，冷的时候不冷。这衣服可不像咱们普通人穿着那么简单，卫星绕着月球转，月球绕着地球转，地球又带着月球和月球旁的卫星绕着太阳转，这么复杂的邻里关系造成的一个结果就是冷热变化巨大（相差600摄氏度），搞不好，不但卫星上所有设备会得“感冒”，宇航员也会面临巨大生命危险！现在杨利伟、费俊龙、聂海胜等航天员所穿的宇航服根本就满足不了月面上的要求。这个问题若不解决，中国的登月宇航员根本就不能在月球上生存。
第四个台阶——安全返回
让登月宇航员绝对安全返回更是不小的挑战。任何一个小小的失误都将导致致命的灾难。1969年7月16日，“阿波罗11”号载着3名美国宇航员第一次成功登月。但这个举世闻名的登月行动差一点毁于灾难：当宇航员结束2小时的月球的行走之后，竟然发现登月舱引擎开关没有合上。原来，在狭小的登月舱里，宇航服刮断了启动引擎的极为关键的一个电路开关。如果开关合不上，他们将永远留在月球上。当时尼克松总统准备了一份演讲稿：“命运注定这些和平探索月球的人，永远安息在月球上。”这一“备用悼文”差点成为现实，万幸的是，宇航员用圆珠笔接通电源，成功化解危机，最终逃过劫难。
登月发射基地也是问题
中国将来的载人登月发射基地也是问题。卫星发射基地最理想的场所是海上或者海边，在运输和安全方面都有优势，现在西方的几个大国卫星发射基地大多数都临海，俄罗斯是没有办法才放在西伯利亚荒无人烟的地方。中国现在的3个发射场，都是特殊年代适应冷战需要和安全保密的产物。将来火箭大了，现有的三个发射场（包括西昌在内）都不能满足运输和发射安全方面的需要。中国已计划在海南岛建一个新的发射场，可用于载人登月的发射基地。但是，这个设想要变成现实还需要很长的时间。
知识点中国三大卫星发射中心
酒泉卫星发射中心
中国酒泉卫星发射中心，隶属于中国人民解放军总装备部，主要承担运载火箭、卫星、飞船等各种航天器的发射试验任务，是中国建设最早、规模最大的综合发射场，被誉为“中国航天第一港”。
太原卫星发射中心
太原卫星发射中心始建于1967年。坐落于山西省的西北部，距离太原市284千米。太原航天发射场可以发射多种卫星，已成功发射了所有中国产的太阳同步轨道气象卫星和12颗美国的铱星。
西昌卫星发射中心
西昌卫星发射中心始建于1970年，隶属于中国人民解放军总装备部，是中国目前对外开放中规模最大、设备技术最先进、承揽外星发射任务最多、具备发射多型号卫星能力的新型航天器发射场。
接受挑战的中国人
关于中国载人登月的未来，有人曾做出了如下生动的描述：“20年后，我们大家坐着‘快船’型宇宙飞船来到了月球基地……由于月球上的引力比地球上的引力小很多，我们在种植园里见到了西瓜般大小的西红柿，微型轿车般大小的西瓜，棒球棍长短的黄瓜，一粒粒如足球大小的葡萄……”
中国将如何实现载人登月呢？根据中国科学家的计划设计，采用的方式是先用运载火箭将飞船送上地球轨道，随后，飞船自行移动至月球轨道，释放出登陆舱，降落在月球表面，宇航员登陆月球。活动完成后，宇航员返回登陆舱，飞离月球，与在月球轨道上等待的飞船重新对接，至此登月过程结束。
中国过去发射过各种地球轨道卫星，其中飞行最远的是“双星探测”卫星，飞行距离地球8万千米，而月球距离地球约38万千米，是地球同步轨道卫星距离地球的10倍，是“双星探测”卫星距离地球的5倍。发射月球探测卫星不仅要跨过这样远的距离，而且月球探测卫星飞往月球所面临的环境，也和地球卫星有着明显的不同，是更加复杂和严酷。从地球到月球之间和在环月球轨道上的环境十分恶劣，对航天器的影响极大。卫星在这样的环境里运行，充满着未知数。对实施探月工程中国航天是一个巨大的挑战。中国的科研人员能否突破关键技术和难题，确保“嫦娥1”号卫星研制质量和可靠性，事关“嫦娥工程”的成败。
2004年“嫦娥”绕月探测工程正式立项，随即便开始了试制和工程研制，到2007年4月发射，在短短3年多的时间里，整个工程队伍坚持自主创新，刻苦攻关，先后突破了绕月探测工程各项技术难关，取得了全面的胜利。
无畏的攻关战
突破轨道设计与飞行程序控制关
“嫦娥1”号探月卫星飞行轨道与地球卫星飞行轨道不同，地球卫星飞行轨道只有椭圆轨道或圆轨道2种，而“嫦娥1”号月球探测卫星在飞向月球的过程中要经过调相轨道段、地月转移轨道段、月球捕获轨道，最终到达环月轨道，即要飞经4个不同轨道段。由于地球、月球和卫星都在运动，在地、月、卫星三体运动条件下及月球引力场的异常复杂性，使得“嫦娥1”号卫星的轨道设计，较以往的地球卫星轨道设计更为复杂。为了保证“嫦娥1”号顺利到达月球，在调相轨道阶段，要进行4次轨道调整，使“嫦娥1”号在预定的时间到达地月转移轨道的入口。在地月转移轨道飞行过程中，计划要进行1～2次轨道修正，消除误差，确保“嫦娥1”号能够准确到达月球附近，到达月球近旁后，还要经历3次轨道调整，使“嫦娥1”号从最初的双曲线轨道变为椭圆轨道，然后进一步缩小椭圆轨道的扁率，最终使“嫦娥1”号在一条高度为200千米、倾角为90°的圆形轨道上绕月飞行，并开展探测活动。在环绕月球运行过程中，还要考虑月球对“嫦娥1”号的遮挡，运行期间的光照条件及月食对“嫦娥1”号日常工作的影响等，此外，在轨道设计时还要考虑运载火箭、发射场、地面测控系统等方面的要求。
综合上述各约束条件，经过大量计算分析，并对其中的一些不利的结果加以甄别和排除，最终突破了轨道设计与飞行程序控制技术，使轨道设计达到了最优化，使“嫦娥1”号奔月飞行所需能量最少。
攻克三体定向关
地球卫星在轨道运行时只需同时完成对地和对日的二体定向，即卫星上的太阳翼对准太阳，保证获得足够的光照并产生足够的电能，“嫦娥1”号进入绕月轨道而星上的通信或遥感装置对准地球表面，以便执行任务。“嫦娥1”号在环绕月球飞行过程中，要始终保持对日、地和月三体定向，即月球探测卫星太阳帆板对日，以保证获得足够的光照并产生足够的电能；“嫦娥1”号的探测目标是月球，因此卫星必须保证科学探测仪器对准月球表面；为了将获取的科学数据送回地球，“嫦娥1”号在环绕月球飞行的过程中还应将定向天线对准地球，在限定的时间内将“嫦娥1”号自身工作状态信息和科学载荷的输出结果发回地球。上述条件只要有一个对不上就很难工作。由于地球、太阳和月球的空间关系随时都在发生变化，而且比较复杂，给三体定向带来很多困难。
卫星上的太阳能帆板必须对着太阳为使“嫦娥1”号上的科学探测仪器始终对准月球表面进行连续探测，首先要解决观察月球的“眼睛”，即采用什么样的敏感器。地球卫星对地球的定向，采用技术成熟的红外地球敏感器，但这种敏感器并不能应用月球探测上，因为月球没有大气层，也就没有稳定的红外辐射带，因此红外敏感器虽然技术成熟，但在月球探测上派不上用场。月球有稳定的紫外辐射，我国经过攻关自主研发了紫外月球敏感器作为“眼睛”观察月球，同时采取三轴稳定的姿态控制方式，保证了星体上安装的科学探测仪器的一面，始终朝向月球。为保证太阳能帆板对日，采用了一种特制的驱动机构，它能带动太阳帆板实现360度的转动，利用太阳帆板上的敏感器来捕获太阳的方位，然后不断控制驱动机构一直保持太阳能帆板获得最佳的太阳光入射角，从而为“嫦娥1”号提供充足的能源。为了使“嫦娥1”号的定向天线一直对准地球，我国研制的定向天线双轴驱动机构，它可在半球空间内实现高精度指向定位要求，从而使定向天线始终对准地球。同时还采取提高卫星控制、制导与导航分系统可靠性等手段，确保了三体定向及精度要求。
突破空间环境关
“嫦娥1”号卫星在奔月飞行中，面临着严酷的空间辐射和冷热环境的考验。
太阳耀斑爆发喷出的高能粒子流空间辐射环境主要有4个因素：①地球辐射带中俘获的电子和质子。②银河宇宙射线，即指来自太阳系以外的银河系的高能粒子。③太阳宇宙线，是指太阳表面的活动区喷射出来的高能粒子流。太阳宇宙线发生是随机的，一般持续几天时间，在太阳活动峰年出现频繁会更高。④太阳风的低能带电粒子。这样的空间辐射环境会对“嫦娥1”号飞行和工作造成不利影响，尤其是月球又无磁场屏蔽作用，银河宇宙射线、太阳耀斑爆发产生的太阳宇宙射线，会直接作用到环月飞行的卫星上，银河宇宙射线和太阳宇宙射线都可能会引发高能单粒子的破坏事件，使星内电子设备发生故障。我国科研人员经过在防护方面的攻关取得成果，保证了“嫦娥1”号能够在复杂的空间辐射环境下正常工作。
月球环境温差特别大，白天太阳光直射的地方，最高温度可达130摄氏度左右，而背向太阳的一面则为-150摄氏度以下左右，卫星127分钟绕月球飞行一圈，一半时间有阳光照射，一半时间笼罩在黑暗中，并不断地重复，而所有探测仪器必须保持在±40摄氏度范围内工作，否则会有损坏的危险。因此，“嫦娥1”号对温度控制要求特别高，这个难题通过采用新材料和新技术得到了很好的解决。
突破深空测控通信关
深空测控，一般来讲是指地面通过无线电手段对飞往月球以远的卫星进行跟踪、遥测和遥控的简称。
上海天文台佘山站我国现有的航天测控网只适应36000千米以下的各类地球卫星和载人航天任务，而地球与月球间平均距离达38万千米，这对我国的探月测控系统提出了挑战：①通信距离远，信号衰减大，比同样发射功率的地球同步轨道卫星信号减弱了127倍；②通信单程时延大大增加，无法实时通信，因为电磁波的传输速度为30万千米／秒，从地球至月球单程需要13秒，相当于我们说完话13秒后，对方才能听见，这种时延造成了在探月过程中，很难做到实时响应；③无法对绕月探测器进行连续观测，这是因为在我国国土上最多只能连续观测10小时，不能实现全天时的观测；④提高测量精度有极大难度，对航天器的轨道测量包括测角、测距和测速，最终确定航天器的准确位置，但依靠一个测控站来测量轨道时，很难提高测角的精度，而且随目标距离增大，引起的位置误差也增大等。
当时测控系统成了制约整个探月工程的瓶颈。我国航天科学家经过充分论证，提出了在采用我国航天测控网的基础上，利用上海天文台佘山站、国家天文台北京密云站和云南昆明天文台射电望远镜的观测能力，让天文台甚长基线干涉天文测量网系统进行辅助测量，以提高测量精度的方案。与此同时我国一线的航天科研人员通过技术攻关和加强国际合作等措施，在很短的时间就解决了所有技术难题，从而满足了“嫦娥1”号月球探测器的深空测控要求。
应对月食
“嫦娥1”号环绕月球飞行的1年时间里，要遇到2次月食。一次全月食，时间约5小时；另一次半月食，时间约35小时。月食期间地球挡住太阳光，如果没有阳光，太阳电池帆板不能供电，然而卫星里为了保证足够的温度需要继续供电，为此科研人员对“嫦娥1”号在遇到月食时如何保证卫星仪器正常工作，进行了深入研究，想了很多对策。
月食示意图
月食是月球进入地球影子时发生的现象，地球的影子有本影、半影之分。当月球的一部分进入本影时，发生月偏食，当月球全部进入本影时，就是月全食。
在半影区域内，太阳辐射强度变渐变弱，当太阳辐射强度还比较大时，太阳能电池仍能部分供电。这时星上各系统仪器、设备采取设置为最小功耗模式；当卫星进入本影区时。也就是在月全食阶段，太阳能电池停止供电，这时卫星转为由蓄电池组单独供电；在月食阶段，为消除月食阴影和正常轨道阴影的叠加效应，缩短月食阴影时间，“嫦娥1”号在进入月食前需进行调整其在轨道上的相位，使其不产生阴影的叠加；月食期间环境温度会骤然下降，当“嫦娥1”号离开月食本影后，及时调高热控制分系统的补偿加热功率，以保证卫星各部位尽快回温。经过采取上述一系列措施，保证了“嫦娥1”号安全地渡过了月食的影响。
“嫦娥”升空
凉山州首府西昌位于四川省西南部，自古人们在西昌就能经常观赏到分外明亮皎洁的月亮，故西昌又称“月城”，而今它又亲送“嫦娥1”号奔向遥远的月球。
驰名中外的西昌卫星发射中心
西昌卫星发射中心，它组建于1970年，是中国三大卫星发射中心之一。主要用于发射地球同步轨道卫星，是我国对外开放最早、承担外星发射最多、综合发射能力较强的卫星发射中心，也是我国实施探月工程的首选航天发射场。经过30多年不断发展建设，建成了自成体系、配套完善的测试发射、测量控制、通信、气象和勤务保障等5大系统。目前，该中心能发射中国自行研制的“长征3”号甲、我国西昌卫星发射中心“长征3”号乙等5种大型运载火箭。是探月工程一期、二期的发射场。西昌卫星发射中心具有独特的地理优势，坐落在东经102度、北纬28度，所处纬度低，可以充分利用地球自转的附加速度，节省运载工具的能量消耗。
发射中心由6个分系统组成，它们分别是测试发射、指挥、测量控制、通信、气象和技术勤务分系统。发射部分由发射塔架、发射台、发射控制室、电源间、瞄准间、污水处理系统等组成。为发射“嫦娥1”号新建的3号发射工位，设备与功能先进，发射塔架雄伟壮观，共13层，高855米。
发射前的准备
卫星发射是一项复杂的系统工程，需要各系统密切配合、协同工作。从火箭、卫星运抵发射场到发射升空，一般需要40天左右的时间。经过一系列复杂流程，对星箭进行测试直至发射。考虑到探月丁程是我国首次将航天器送人38万千米的外太空，为确保成功，“嫦娥1”号卫星的发射准备时间相对更长一些。
2007年8月19日，“嫦娥1”号卫星运抵发射场区，拉开了奔月的序幕。
发射场区由技术区和发射区两部分组成。技术区包括火箭测试大厅、卫星测试大厅。火箭测试大厅和卫星测试大厅装有大功率空气调节器和净化器，可根据测试的需要随意调节温度和湿度。良好的测试环境和先进的技术设备可以同时对2颗不同型号的火箭、卫星进行装配和测试。
“嫦娥1”号卫星运到中心后，先在技术区进行严格的测试，确保星上设备与地面设备匹配，同时解决测试中出现的问题。经测试合格后，对卫星实施推进剂加注，以满足卫星上天后的轨道、姿态控制和卫星正常运行的动力需要。
“长征3”号运载火箭“长征3”号甲火箭经铁路运抵西昌卫星发射中心后，为确保火箭上单元仪器的可靠性，首先在技术区进行单元测试，经测试合格后转往发射区进行起竖、吊装、对接，并经过分系统匹配测试、四次总检查，以检验箭上设备与地面设备的匹配性，保障火箭无故障升空。
“长征3”号甲火箭和“嫦娥1”号卫星转往发射区后，科研人员在星箭对接的区域形成大封闭环境，达到卫星对温度、湿度和空气洁净度的要求后，进行星箭对接。
“长征3”号甲火箭与卫星在发射区测试合格后，视天气情况，再根据卫星的入轨窗口，决定是否加注燃料，待命发射。
金牌火箭“长征3”号甲“长征3”号甲（简称“长3甲”）是一种技术先进而成熟的运载火箭，素有“金牌火箭”的美誉，自1994年2月8日首次发射以来，已经进行了14次发射，成功地将14颗卫星送入所要求的地球同步转移轨道，100％取得成功。
“长征3号甲”火箭从一开始研制就制定了较高的技术指标。为了实现这个指标，科研工作者提出100余项新技术项目，其中重点新技术项目总数为41项；重大技术关键目有4项，即人推力氢氧发动机、陀螺四轴平台技术、玲氦加温增压系统、低温氢气能源双向摇摆伺服机构。这些新技术不但代表着当时国内的最高水平，许多项目还赶上或超过了世界航天大国的技术水平。这次为发射“嫦娥1”号卫星，“长3甲”运载火箭进行了多项适应性改进，特别是在可靠性工程上下了大功夫，多项关键环节采取了冗余设计等。
“长3甲”共有3级，火箭全长5252米。最大直径335米，起飞推力2961千牛，第三级采用新型液氧液氢火箭发动机。“嫦娥1”号卫星安装在火箭的最上面，外面有整流罩保护，用支架与火箭捆绑在一起。
发射窗口仅35分钟
发射窗口是指航天器允许火箭发射的时间范围，它是根据航天器本身的要求及外部多种限制条件经综合分析计算后确定的，其范围的大小叫做发射窗口的宽度。
根据地月的运动规律，“嫦娥1”号卫星每月只有1到2次的发射机会。考虑到轨道光照条件对探测器电源系统的影响，将进一步限制上述发射机会的时间。对应于每次发射机会的发射轨道，“嫦娥1”号初始环月姿态、轨道光照条件以及测控条件均不同。经过对2007年所有的发射机会进行分析之后，最终选择2007年10月作为首选发射时机。
对于所选的月球探测卫星进入地月转移轨道的日期，对应的进入轨道的时刻是唯一的。如果推迟进入轨道的时刻，带来的问题是额外增加中途修正的速度增量，这将使发动机消耗更多的能量。因此发射时刻可延迟多少，即发射窗口的大小，取决于中途修正速度增量的允许范围。
根据轨道设计的分析结果，“嫦娥1”号卫星一年中的每个月有连续3天的发射窗口，但这3天中也不是任何时候都能发射，每天仅仅在特定的35分钟内能够发射。
为加大卫星入轨成功率，西昌卫星发射中心科研人员自加砝码，主动提出了“零窗口”的发射目标，即在预先计算好发射时间，分秒不差地将火箭点火升空。
准时起飞，准确入轨
发射前最后一项重要工作是给火箭加注燃料，首先加注的是一、二级火箭的常规推进剂，然后在发射前7小时加注三级火箭液氢、液氧低温推进剂，在所有临射前检查结束后，火箭、卫星、地面设备都工作正常，才进入发射前的倒计时。
“长3甲”火箭点火发射“10，9，8，7，……”“点火”，指挥员下达了“点火”口令。
2007年10月24日18时05分，“长3甲”运载火箭准时点火起飞，大地轰鸣，烈焰四起，我国探月工程的首颗卫星“嫦娥1”号从发射中心3号发射塔架拔地而起，印在火箭身躯上的“中国航天”四个大字和整流罩上的五星红旗以及中国探月标志格外醒目。火箭一级使火箭克服地球引力和空气阻力的巨大影响，冲出稠密大气层，向东偏南方向飞行。当火箭飞行约148秒，便上升到离地球约60千米的高度，此时一级火箭关机并脱落，接着火箭二级点火开始工作，火箭继续爬高，并进一步提高火箭的飞行速度，飞行953秒后，飞行高度超过120千米。此时，火箭已完全冲出大气层，控制系统发出卫星整流罩分离的命令，用来保护“嫦娥1”号探月卫星免受气流冲刷的卫星整流罩被抛掉，二级火箭关机并与三级火箭分离，三级火箭点火工作，最终将卫星送入一条近地点205千米、远地点50930千米的大椭圆轨道，称初始轨道。从火箭点火起飞到卫星与运载火箭分离，历时24分钟，至此“长3甲”运载火箭完成了运送卫星的任务，以后“嫦娥1”号卫星将依靠自身携带的发动机进行奔月征程。
知识点“长征3”号甲运载火箭六大系统
1箭体结构，是火箭的主体。
2控制系统，是火箭的大脑。由计算机、平台、分离机构等组成，由设计师事先设计好发射程序。
3动力系统，由发动机、燃料箱等组成，是火箭的动力源。
4遥测系统，是将工作参数和监测数据由无线电传回地面的系统。
5外侧安全系统，是火箭出现故障，地面无法操纵火箭的时候，进行空中自毁的系统。
6低温推进剂利用系统，是合理调控燃料混合比，有效利用燃料的系统。
崎岖奔月路
“嫦娥1”号不是笔直地飞向月球，而是经过4种不同的轨道飞行以之后飞近月球的。这4种不同的轨道是：调相轨道、地月转移轨道、月球捕获轨道和环月工作轨道。
调相轨道
在环绕地球飞行的调相轨道阶段，“嫦娥1”号卫星通过4次变轨（一次远地点变轨，3次近地点变轨）使其达到进入地月转移轨道前的各项飞行参数要求。
2007年10月24日，“长3甲”运载火箭将“嫦娥1”号送入初始轨道后星箭分离，10月25日17时“嫦娥1”号利用自身的推进系统首先进行一次远地点变轨，将环绕地球的大椭圆轨道的近地点从205千米提高到约600千米。远地点仍为509300千米，轨道周期为16小时，然后按程序完成了太阳帆板展开和定向天线展开。10月26日17时“嫦娥1”号卫星实施第二次变轨。这是卫星的第一次近地点变轨，“嫦娥1”号卫星第二次变轨后，进入了24小时周期轨道。远地点高度由5万多千米提高到7万多千米。
10月29日和31日分别进行了第二次和第三次近地点变轨。第二次近地点变轨，卫星远地点高度由7万余千米提高到12万余千米，进入绕地飞行48小时周期轨道，第三次近地点变轨，卫星远地点高度由12万余千米提高到37万余千米。第三次近地点变轨后，“嫦娥1”号便进入地月转移轨道，正式踏上奔月征程。
地月转移轨道
地月转移轨道又称奔月轨道。经过调相轨道阶段的4次变轨后，“嫦娥1”号即进入飞向月球的114小时的地月转移轨道。
“嫦娥1”号进入地月转移轨道入口的时机以及运动状态，特别是位置和速度，包括速度的大小和方向非常重要，如果时机不对，无法和月球相会：如果速度过大，将无法进入月球引力作用的范围；如果速度过小，将无法摆脱地球引力场的束缚到达月球。因此，经过调相轨道运动之后，“嫦娥1”号必须达到事先经过仔细设计和审核的位置，并具备所要求的速度大小和方向，才能沿着地月转移轨道到达月球。为保证“嫦娥1”号按预定的轨道飞行，在飞行过程中，设计规定还要进行2～3次轨道修正。但由于运行轨道精度高，在“嫦娥1”号的实际飞行过程中一次修正也没用上。
月球捕获轨道
“嫦娥1”号进入半径为6万千米以内的月球引力影响区时，起主导作用的是月球引力，而不是地球引力。这时，飞行轨迹完全变化，由围绕地球的椭圆轨迹，变成围绕月球的双曲线轨道运动。11月5日，地面控制中心对“嫦娥1”号进行了3次近月点制动减速，最终“嫦娥1”号顺利完成了被月球捕获。
环月工作轨道
“嫦娥1”号进入环月工作轨道后，从科学探测需要考虑，要尽可能地对全月面进行探测，特别是对月球南北两极的探测，因此，环月工作轨道选择极月轨道，即轨道相对月球赤道的倾角为90度。“嫦娥1”号的环月工作轨道面垂直于月球的赤道面，环月工作轨道高度约为200千米，运行周期约为127分钟，在这个轨道上，卫星对月球进行科学探测。
深空测控为“嫦娥1”号保驾护航
测控与航天器的关系，可以用“放风筝”来比喻。这里“风筝”是指航天器，“风筝线”则指无线电测控和通信系统。航天器发射后，测控通信系统便成了与航天器联络的唯一手段，也是保障航天器正常飞行的重要手段。
喀什站天线我国“嫦娥工程”一期绕月探测工程的测控通信系统，是立足现有的航天测控网，通过适当的技术改造。便已能满足“嫦娥1”号月球探测器各飞行阶段的遥测、遥控、轨道测量和导航任务的需要。这个航天测控网由南宁站、厦门站、闽西站、长春站、喀什站、渭南站、青岛站、东风站、纳米比亚站、卡拉奇站，以及“远望1～4”号四艘测量船组成，形成了我国的一个高精度测量带。在承担航天测量任务时，可根据航天器不同飞行阶段的要求，分别选择不同的站来完成测控任务。
“嫦娥1”号的测控分几段进行，发射段的测控与西昌发射地球同步轨道卫星相似，测控方案成熟，发射入轨后，使用现有的航天测控网和甚长基线干涉天文测量网实现调相轨道、地月转移轨道、绕月轨道的测控通信。“嫦娥1”号探测器的全向天线具备在任何条件下与地面测控系统通信联系的能力，保证地面始终对探测器进行有效的测控。
为完成地月转移轨道段和绕月轨道段探测器测控的任务，采用航天测控网3台12米天线作为骨干设备，绕月轨道运行阶段的长期测控管理工作，由西安卫星测控中心承担，用甚长基线干涉天文测量网系统进行配合。至此，深空测控系统全面保证了“嫦娥1”号从起飞、奔月到绕月，在4种不同轨道上正常、稳定地飞行。
知识点卫星变轨
卫星在轨期间自主改变运行轨道的过程称为变轨。卫星轨道是椭圆，节省发射火箭燃料的方法，可以先发射到大椭圆轨道，卫星处于远地点的时候，卫星上面的姿态调整火箭点火，这样卫星的轨道变成需要的高度。变轨可以多次，这就需要精确计算卫星变轨的时间，由地面指令控制。
“嫦娥”探月
科学探测仪器
“嫦娥1”号携带了8种24件科学探测仪器，有效载荷重130千克。它们是CCD立体相机、激光高度计、干涉成像光谱仪、γ射线谱仪、X射线谱仪、微波探测仪、太阳高能粒子探测器和太阳风离子探测器。
上述有效载荷不但能够保证绕月球探测工程科学目标的实现，而且能够部分地用于后续的月球探测计划，并为以后的火星等其他天体的探测打下良好的基础。
4大科学探测目标
在环月飞行期间，对月球进行为期1年的环月探测，完成4大科学探测目标。绘制月球立体地图
月球的地图以前国外已经做过很多，但有很多缺陷。例如，月球上南北纬70°以上高纬度的地方，由于太阳光是斜照的，照相机拍的效果差一些，所以做得不是太好；还有，南北极的地图也没有完全覆盖，而且大多不是立体图。“嫦娥1”号要完成一个覆盖全月高级别的月球表面三维立体影像，以及观测月球的地形地貌，“嫦娥1”号卫星是利用CCD立体相机和激光高度计两者结合来实现的。
“嫦娥1”号卫星的有效载荷要求控制在140千克以下，因此探测仪器要做得小、轻而且精。一般说来，立体影像是由2台或者3台相机从不同的角度拍摄而成，如日本的“月亮女神”月球探测器就是用2台相机从前后两个视角观测月球表面。而“嫦娥1”号卫星的相机设计很巧妙，只用了1台相机。其巧妙之处在于，利用一片面阵CCD组成了这台相机的电子“底片”，在卫星飞行过程中每次只取CCD面阵中的前、中、后3行像素的信号，相机在随卫星的飞行的过程中，对月球表面进行“逐行扫描”，就会获得星下点、前视17度、后视17度三个视角形成的三幅二维原始图像数据，经过三维重构后，月球表面三维立体影像就被再现出来。
激光高度计完全是自主创新的探测仪器，分辨率较高，CCD相机只能在月球表面有光照的情况下获取月表图像，而激光高度计则不受这个限制，在月球背阳面也能照常工作。当探测获得的点积累得足够多时，一张包括月球南北极的全月球的地表数字立体图像就出炉了。
探测月球资源
月球上有很多元素对地球人类的将来是非常有用的，通过探测可以了解，哪些东西是可能对地球人类有价值，这些东西有多少，哪里比较富集等。美国利用1998年发射的月球“勘探者”探测器，探测过5种元素（铁、钛、铀、钍、钾）在全月球上的分布。而“嫦娥1”号探月卫星要做14种元素的全月球分布探测。这样，我们就能更清楚地知道月球上的资源有哪些，以及这些资源的分布情况。
γ射线仪工作示意图“嫦娥1”号探测月球资源是利用干涉成像光谱仪、γ射线谱仪和X射线谱仪3项探测仪器完成的。
月球表面物质的原子受到宇宙射线粒子的轰击后，会激发出各具特征的X射线和γ射线。一些天然放射性元素不用宇宙射线的激发，自身就能发射X射线或γ射线。通过γ射线谱仪测量γ谱线的能量和通量，专家可以推导出月球表面元素的种类和蕴含程度。
但X射线谱仪和γ射线谱仪只能探测月球表面含有的元素，并不知道这些元素形成了哪些矿物质，这项任务由干涉成像光谱仪来完成。由于不同的矿物质能吸收不同的光波，干涉成像光谱仪就根据这个特征判断岩石的种类。
探测月球土壤层厚度
地球上的石油、天然气、煤炭等能源迟早要耗尽，人类渴望获得一种新的能源。氦-3是可控核聚变发电的重要燃料，据估算只需要100多吨氦-3，就能满足全世界1年的用电量。地球上的氦-3资源严重匮乏，而在月球上的资源却很丰富。通过探测全月球月壤层的厚度，可反演出月球氦-3的资源量和分布。
微波探测仪工作示意图为了探测月球土壤的厚度和氦-3的资源储量，“嫦娥1”号上搭载了一台微波探测仪，用以实施对月面细致深入的探测，对探测发回的数据进行反演和解析，从而估算出全月球的土壤厚度。
任何温度高于绝对零度（即-273摄氏度）的物体都会产生微波辐射能量。利用不同频率的微波信号穿透月球表面物质的能力区别，便可获取月壤的厚度信息。“嫦娥1”号卫星上的微波探测仪被设计成多频微波辐射计，选择的探测频率有30吉赫、78吉赫、1935吉赫和370吉赫。微波的频率越高，其穿透能力越低，如370吉赫，反映的仅仅是月球的表面微波辐射，而30吉赫这个波段穿透能力较强，能反映月表深处月岩和月壤辐射的能量。利用测得的月表不同波段的微波辐射能量信息，专家就能分析出月壤的厚度。
土壤不如岩石那样坚硬，比较松散，也便于加工成各种形状的建筑材料，也容易提取其中的各种资源。因此，月球上土壤厚度的估算，对以后选择在哪个地区建立月球基地也十分重要。
探测地月空间环境
这是我国首次探测距离地球38万千米范围内的日、地、月空间环境，是一项重要的基础性的工作。通过探测太阳宇宙线高能带电粒子和太阳风等离子体，其探测结果能够获得空间环境变化的主要参数，提供相关的日、地、月空间环境信息，研究太阳风和月球以及磁尾和月球的相互作用，对深入认识这些空间物理现象对地球空间以及对月球空间的影响有深远的科学及工程意义。“嫦娥1”号采用搭载的太阳高能粒子探测器和太阳风离子探测器对地月空间环境进行探测。
弥漫于太阳系的太阳风示意图宇宙充满了各种射线，太阳每时每刻都在向外发射高能粒子、太阳风。地球由于有一层厚厚的大气层环绕在周围，地球上的万物生灵的脆弱生命才得以延续。地球外围的太阳风，在地球磁场的作用下完全变形，所以，科学家在地球上测到的太阳风都受到了地球环境的影响。月球虽然绕地球运转，但受地球磁场的影响极弱，那里直接受太阳风的冲击。从月球探测的长远目标来看，人最终要在月球上开展活动，摸清月球上辐射的情况，有利于采取有效措施保护航天员的生命和身体健康。
知识点激光高度计
激光高度计指利用激光测量卫星距地面高度的仪器。激光高度计的主要工作方式是利用计算发射和接收到激光的时间差来进行距离的测量。它以其高精确度、高分辨率和很好的独立性而得到科学家和工程师们的青睐，并被广泛地应用于遥感、航空航天等领域。
来自月球的信息
把探测信息传回地球
时地把探测信息传回地球，是通过“嫦娥1”号卫星上有效载荷数据管理系统实现的。
有效载荷数据管理系统，是卫星上整个有效载荷的管理和控制中心，担负着有效载荷探测的数据采集、数据存储和数据传输的任务。通过有效载荷数据管理分系统将光学成像系统、激光高度计、γ/X射线谱仪、微波探测仪、空间环境探测设备等有效载荷有机地集成到一起。
在“嫦娥1”号处于地面站接收范围以外时，有效载荷数据管理系统所收集和接收的上述数据和参数存储于大容量存储器里；当“嫦娥1”号处于地面站接收范围内时，存储器中的数据与实时收集、地面应用系统数据接收示意图
接收的数据，立即传输提供星上数据发射机，然后发送给地球。“嫦娥1”号卫星的数据传输天线有2个，一个叫定向天线，它的指定方就是地球；另一个叫全向天线，是没有固定指向的天线。
由于“嫦娥1”号卫星工作在38万千米之外，因此无线电信号的衰减量大，传输的时间延迟长，地面能够接收到数据的地域覆盖率低。现有的卫星地面接收天线和信道设备都是针对人造地球卫星建立的，无法直接用于完成“嫦娥1”号卫星的数据接收任务。因此，需要大口径天线和特殊的接收设备。为了能够接收从遥远的“嫦娥1”号卫星上传来的数据，我国建设了2座国内最先进的深空探测地面站：北京密云50米天线地面站和云南昆明40米天线地面站。两个大天线像两只巨大的天眼，注意着“嫦娥1”号的一举一动，把从“嫦娥1”号传送来的所有信息接收下来。
通过天线接收下来的信息，是一些二进制的数据，所以要进行数据的预先处理，把这些二进制数据转换成能够被广大科学家使用的图像、谱线等数据，即按照预先设定的程序自动生产出合格的数据产品。但这些产品还不能成为公众所能理解的成果，需要对这些数据产品进行“深加工”，加工成能够很直观地反映月球表面各种特征的图件，例如月球影像图、岩石类型分布图等。
公布探测成果
2007年11月26日，国家航天局公布了“嫦娥1”号拍摄的第一张月球图像，该图像是位于月球东经83度到东经57度，南纬70度到南纬54度，宽280千米，长460千米月面的图像。
“嫦娥1”号卫星自2007年10月24日发射到2008年11月，已完成一年的在轨运行和探测任务，获得了大量科学探测数据，科研人员利用星载CCD立体相机获取的探测数据，制作完成了我国首幅全月球影像图。这幅来自中国月境真实影像，由“嫦娥1”号卫星拍摄的589轨图像数据处理完成，覆盖了月球从西经180度到东经180度，南北纬90度之间的范围，这是目前世界上已公布的最为清晰、完整的月球影像图。在完成第一幅全月球影像图的基础上，用轨道参数和控制点制作全月球三维图的工作也正在开展之中。
中间的探月工程分为3期完成，突破“绕、落、回”三大关键技术。
2008年11月12日，国家国防科技工业局在北京举办了绕月探测工程全月球影像图发布与科学数据交接仪式。“嫦娥1”号获得的第一批科学探测数据，正式向有关科研单位和高等院校移交，而这幅珍贵的全月球影像图，入藏国家博物馆。
“嫦娥工程”的未来
“嫦娥1”号月球探测卫星可以拍照到南北纬75度，比美国的多5度。它将利用一个耗能极小的激光高度计配合CCD立体相机来拍摄月球的三维立体图像。有了月图，就能精细划分月球表面的基本构造和单元地貌，为日后中国月面着陆探测器在月球上软着陆选址提供基础资料。
“嫦娥工程”的第二期“落月工程”示意图“嫦娥工程”的第二期“落月工程”预计在2012年发射月球软着陆器，软着陆器将携带月球车，在月球表面选择新区降落，进行月面巡视勘察，并开展月基天文观测，为月球基地的选择提供基础数据。
三期工程要实现探测器在月面采集样品，并将样品带回地球进行分析研究，深化对地月系统的起源与演化的认识，获取更详尽的月球信息。第三阶段将从2017年开始，在这个阶段，将有机器人被送到月球上，从月球表面带回物质样品。
由于无人的空间天文观测只能依靠事先设计的观测模式自动进行，非常被动，如果在月球表面上建立月基天文台，就能化被动为主动，大大提高观测精度。“阿波罗16”号登月时宇航员在月面上拍摄的大麦哲伦星云照片表明，月面是理想的天文观测场所。建立月基天文台具有以下优点：
月球上具有高度真空、低重力的特殊环境；
月球为天文望远镜提供了一个稳定、坚固和巨大的观测平台，在月球上观测只需极简单的跟踪系统；
月震活动与地震活动相比，月震要少得多，这一点对于在月面上建立几十千米至数百千米的长基线射电、光学和红外干涉系统是很有利的；
月球表面上的重力只有地球表面重力的1／6，这会给天文台的建造带来方便。另外，在地球上所有影响天文观测的因素，比如大气折射、散射和吸收、无线电干扰等，在月球上均不存在。
美国、欧洲和日本都计划在未来的几年内再次登月并在月球上建立永久居住区，可以预料，人类在月球上建立永久性基地后，建立月基天文台是必然的。
“嫦娥工程”的第二期“落月工程”的月球探测卫星将利用一个能耗极小的激光高度计配合CCD立体相机来拍摄月球的三维立体图像。有了月图，就能精细划分月球表面的基本构造和地貌单元，为日后中国月面着陆探测器在月球上软着陆选址提供基础资料。
“嫦娥工程”的第二期“落月工程”预计在2012年发射月球软着陆器，进行月面巡视勘察，并开展月基天文观测，为月球基地的选择提基础数据。在“落月工程”中，我国将使用空间光学望远镜、紫外相机、低频射电设备等在月球上进行天文观测，以探寻太阳系外行星。
“嫦娥工程”的三期工程，要实现探测器在月面采集样品，并将样品带回地球进行分析研究，深化对地月系统的起源与演化的认识，获取更详尽的月球信息。
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