我国的月球探测工程被列为《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006━2020年）》十六个重大专项之一，作为一项国家战略性科技工程，月球探测工程将服从和服务于科教兴国战略和可持续发展战略，以满足科学、技术、政治、经济和社会发展的综合需求为目的，把推进科学技术进步的需求放在首位，力求发挥更大的作用。整个工程规划贯彻“有所为、有所不为”的方针，选择有限目标，突出重点，集中力量，力求在关键领域取得突破，循序渐进，持续发展，为深空探测活动奠定坚实的基础。
嫦娥工程规划为三期，简称为“绕、落、回”三步走。
第一步为“绕”，即发射我国第一颗月球探测卫星，突破至地外天体的飞行技术，实现首次绕月飞行。
工程目标
研制和发射我国第一颗月球探测卫星
初步掌握绕月探测基本技术
首次开展月球科学探测
初步构建月球探测航天工程系统
为月球探测后续工程积累经验
科学目标
获取月球表面三维影像
分析月球表面有用元素含量和物质类型的分布特点
探测月壤特性
探测地月空间环境
第二步为“落”，即发射月球软着陆器，并携带月球巡视勘察器（俗称月球车），在着陆器落区附近进行就位探测，这一阶段将主要突破在地外天体上实施软着陆技术和自动巡视勘测技术。
在人类进行的月球与深空探测活动中，环绕探测、软着陆探测和巡视勘察是最主要的探测手段，软着陆更是踏上另一个星球进行实地科学探测的第一步，从获取探测数据的直接性和丰富性的角度来看，软着陆和巡视勘察是其它探测形式所不能替代的，在月球与深空探测技术发展中占据着十分重要的地位。
1、工程概要
探月工程二期将实现我国首次地外天体的软着陆，使我国掌握深空探测和空间科学领域的核心技术,获得月球及地月空间的科学数据，取得一批原创性的科学成果，催生一批边缘和交叉学科的出现与发展；建立较为完备的月球探测工程系统和相关基础设施，提升我国深空探测的系统集成能力，实现航天技术的跨越式发展；研制适应复杂月面环境的新型探测器，带动相关领域的自主创新，促进相关产业和技术的发展。
2、任务目标
工程目标：
(1)突破月球软着陆、自动巡视勘察、深空测控通信、月夜生存等关键技术，提升航天技术水平。包括地月飞行轨道设计技术、月球软着陆制导导航与控制技术、着陆缓冲技术、自动巡视勘察技术、遥操作和遥分析技术、地面大口径深空测控天线技术、月面特殊环境下探测器的热控与电源技术等。
(2)研制月球软着陆探测器和月面巡视探测器，建立地面深空站，获得包括运载火箭、探测器、深空站等在内的功能模块，具备月球软着陆探测的基本能力。包括月球软着陆器、月面巡视探测器以及相关的科学探测仪器等，地面大口径深空测控站，运载火箭、发射场、地面应用系统等。
(3)建立月球探测航天工程基本体系，为后续工程服务。包括管理、设计、制造、地面试验验证设施、在轨运行控制以及人才队伍等，推动我国深空探测活动的持续发展。
科学目标：
（1）月表形貌与地质构造调查：获取月壳浅层物质与物质结构特性的数据也是国际月球探测与研究的热点之一，由于月球本身的构造运动在31亿年前就基本结束，因此，获取月球表面地质构造信息，开展月球早期构造活动的系统研究，对月球乃至整个太阳系类地行星早期的构造演化历史的研究具有重要的科学意义；
（2）月表物质成分和可利用资源调查：月球蕴含丰富的可利用矿产和能源资源，特别是月壤中蕴含着地球上无法企及的大量核聚变燃料氦-3，开发和利用月球资源是人类月球探测的源动力之一，间接或直接关系到将来月球基地的选址以和建设方案的选择；
（3）月球内部结构研究：月球内部的活动性和内部结构不但体现月球目前的状态，还记录着其形成和演化历史的信息，月球内部结构探测不仅可以使人类清楚认识月球的状态、结构和组成，而且为了解月球的起源和演化历史提供最可靠、最直接的证据；
（4）日-地-月空间环境探测：了解月表太阳风、太阳耀斑和银河宇宙线高能粒子和低能离子的通量和变化规律是任何月球探测工程的常规项目，不但在科学研究上有重要的科学意义，更为重要的是对月球探测器乃至人类在月面上的活动的适应性分析有重要意义。
由于地球等离子层的尺度达到十几个地球半径，绕地球运行的卫星无法观测全貌，利用月基探测平台，开展对地球空间等离子体层极紫外成像探测，从整体上观测太阳活动和地磁扰动对地球空间等离子层极紫外辐射的影响，对提高我国空间环境监测和预报能力也有重要价值，将是二期工程中科学目标的一大亮点
（5）月基光学天文观测：在月球上进行光学天文观测在国内外天文学研究领域中尚属空白。月基天文观测不但与常规的地面观测相比优势突出，与一般的空间观测（空间望远镜和天文卫星）相比，仍然具有连续监测时间长、望远镜姿态控制容易、所需的地面站数量少等显著优势。
第三步为“回”，即发射月球采样返回器，软着陆在月球表面特定区域，并进行分析采样，然后将月球样品带回地球，在地面上对样品进行详细研究。这一步将主要突破返回器自地外天体自动返回地球的技术。
嫦娥工程的三期工程是要完成月球表面采样返回。着陆器将携带探测仪器开展探测区月貌和物质调查，进行月基空间环境和空间天气探测，获取探测区的背景资料，并选择合适地点进行钻孔采样和选择性机械臂采样。采样后返回舱在月面起飞，将月球样品运送回地球，供实验室作进一步的系统分析和研究。月球探测三期工程的实施将深化对月壤、月壳和月球形成和演化的认识，并为月球探测后续工程提供数据支持。三期工程将是在二期工程基础上的一个腾飞，也是后续载人登月工程的一个起点。
月球探测三期工程主要包括以下5个科学目标：
（1）探测区月貌与月质背景的调查与研究
利用着陆器机器人携带的原位探测分析仪器，获取探测区形貌信息，实测月表选定区域的矿物化学成分和物理特性，分析探测区月质构造背景，为样品研究提供系统的区域背景资料，并建立起实验室数据与月表就位探测数据之间的联系，深化和扩展月球探测数据的研究。探测区月貌与月质背景的调查与研究任务主要内容包括：
1）探测区的月表形貌探测与月质构造分析；
2）探测区的月壤特性、结构与厚度以及月球岩石层浅部（1～3km）的结构探测；
3）探测区矿物/化学组成的就位分析。
（2）月壤和月岩样品的采集并返回地面
月球表面覆盖了一层月壤。月壤包含了各种月球岩石和矿物碎屑，并记录了月表遭受撞击和太阳活动历史；月球岩石和矿物是研究月球资源、物质组成与形成演化的主要信息来源。采集月壤剖面样品和月球岩石样品，对月表资源调查、月球物质组成、月球物理研究和月球表面过程及太阳活动历史等方面都具有重要意义。月壤岩芯明岩样品的采集并返回地面的任务主要内容包括：
1）在区域形貌和月质学调查的基础上，利用着陆器上的钻孔采样装置钻取月壤岩芯；
2）利用着陆器上的机械臂采集月岩／月壤样品；
3）在现场成分分析的基础上，采样装置选择采集月球样品；
4)着陆器和月球车都进行选择性采样，月球车可在更多区域选择采集多类型样品，最后送回返回舱。
（3）月壤与月岩样品的实验室系统研究与某些重要资源利用前景的评估
月壤与月岩样品的实验室系统研究与某些重要资源利用前景的评估任务主要内容包括：
1）对返回地球的月球样品，组织全国各相关领域的实验室进行系统研究，如物质成分（岩石、矿物、化学组成、微量元素、同位素与年龄测定）、物理性质（力学、电学、光学、声学、磁学等）、材料科学、核科学等相关学科的实验室分析研究；
2）月球蕴含丰富的能源和矿产资源，进行重要资源利用前景的的评估，是人类利用月球资源的前导性工作，可以为月球资源的开发利用以及人类未来月球基地建设进行必要的准备；根据月球蕴含资源的特征，测定月球样品中He-3、H、钛铁矿等重要资源的含量，研究其赋存形式；
3）开展He-3等太阳风粒子的吸附机理和钛铁矿富集成矿的成因机理研究；
4）开展He-3、H等气体资源提取的实验室模拟研究。
（4）月壤和月壳的形成与演化研究
月壤的形成是月球表面最重要的过程之一，是研究大时间尺度太阳活动的窗口。月球演化在31亿年前基本停止，因此月表岩石和矿物的形成与演化可反映月壳早期发展历史；月球表面撞击坑的大小、分布、密度与年龄记录了小天体撞击月球的完整历史，是对比研究地球早期演化和灾变事件的最佳信息载体。
（5）月基空间环境和空间天气探测
太阳活动是诱发空间环境与空间天气变化的主要因素，对人类的航天等活动有重大影响。在月球探测三期工程中空间环境与空间天气探测包括以下内容:
1）空间环境探测器
记录宇宙线、太阳高能粒子和低能粒子的通量和能谱，分析与研究太阳活动和地月空间环境的变化；探测太阳风的成分与通量，为月壤成熟度和氦－3资源量的估算提供依据。
2）甚低频射电观测
在月面安置由两个天线单元组成的甚低频干涉观测阵，长期进行太阳和行星际空间的成图和时变研究，建立世界上第一个能够观测甚低频电磁辐射的长久设施。
