在当前航天领域，深空探测越来越引起人们的关注。进行深空探测，可以进一步解答地球如何起源与演变、行星和太阳系究竟是如何形成和演化、人类是不是宇宙中唯一的生命、地球的未来将如何等一系列问题，同时有利于人类积极开发和利用空间资源。
尽管充满挑战和风险，尽管曾经遭遇失败，但人类探测深空的脚步不仅没有停止，反而在不断迈进，而且步伐还将越来越快。在行星际探测方面，过去40年里，美国、前苏联、欧洲航天局及日本等先后发射了100多个行星际探测器，既有发向月球的，也有发向金星、水星、火星、木星、土星、海王星和天王星等各大行星的，还有把“镜头”指向我们地球及周边环境的。
通过这些深空探测活动所得到的关于太阳系的认识是人类数千年来所获有关知识总和的千万倍。当然，所有这些成就都离不开火箭的发展。
奔月之路
探索浩瀚的宇宙，是人类千百年来的美好梦想。而月球，更是引发了人类无尽的想象。我国在远古时就有“嫦娥奔月”的神话。外国也有许多有关月亮的美好传说。
月球是距离地球最近的天体，但是月球表面的引力只有地球表面的六分之一，上面没有大气，日出、日落的一昼夜相当于地球上的近30天，白天表面温度高达120℃以上，夜晚的最低温度又降到-183℃，在这样严酷的自然环境里，人类根本没有办法生存下去。
飞向宇宙更深处随着航天科技的进步和发展，人们发现月球是科学研究的好地方，是进行天文观测的理想基地，还可以作为深空探测的中继站，因此世界各国在航天计划中都把月球探测作为一个重点。
20世纪60年代，国际上曾经掀起过一次探月热潮，美国的阿波罗登月计划就是在这次热潮中实施的。近年来科学研究表明，月球极区可能有水冰存在，月壤中蕴藏着丰富的核能材料“He-3”，如果真能够开发出来加以利用，那么它可以作为新的能源供我们使用。因此，世界范围内再次掀起第二次探月的热潮。
怎样摆脱地球引力的束缚把月球探测装置送入太空呢？火箭在人类飞向月球的过程中肩负着不可替代的重任。无论是飞近月球进行观察的探测器的运送还是登月载人飞船的运载，都需要首先研制出具有足够运载能力、性能优良的运载火箭。
根据多年来的观测和探测分析，人类已经掌握了大量有关月球的数据和探索技术。月球是地球唯一一颗天然卫星，和人造地球卫星一样，月球围绕地球运动的轨道也是椭圆形轨道，但是由于受到太阳和其他星体吸引力的影响，这个椭圆轨道也在不停变化。月球除了围绕地球公转，还围绕自转轴自转，自转一周需要的时间与它围绕地球公转一圈的时间相同，所以月球对着地球的一面总是面向着地球，背着地球一面的也总是背对地球，我们看不到月球的另一面，这更增加了它的神秘感。
通过对月球的精确观测，人们发现，月球半径约为1738千米，不到地球半径的1/3，体积约为地球的1/49，质量约为地球的1/81.3，月球表面的引力加速度是1.62米/秒2，约为地球表面引力加速度的1/6。
月面山岭起伏，还有洋、海、湾、湖等各种特定名称。月面的地形主要有：环形山、月海、月陆和山脉、月面辐射纹、月谷（月隙）。其实月面上并没有水。环形山是碗状凹坑结构。直径大于1千米的环形山有33000多个。许多环形山的中央有中央峰或峰群。肉眼所看到的月面上的暗淡黑斑叫月海，是广阔的平原。月海有22个，最大的是风暴洋，面积500万平方千米。
实现从地球到月球这样一个远距离发射，在火箭、轨道设计等技术层面要实现重重突破，才能圆满地完成这次任务。难点主要有四个方面：
第一个问题是轨道设计，这样的轨道我们第一次飞。第二个问题是控制问题，在飞行中有火箭的控制，有卫星的控制。火箭与卫星在飞行当中必须有一个参考系，就像船在大海航行，必须有个灯塔指令航程，所以飞行过程中需要很多的参考机制，这些都是控制上的问题。第三个问题是环境适应。因为它从地球出发要经过大气层，还有电离层，深空中还要考虑太阳辐射等等，这些环境过去没有遇到过。第四个问题是构造远距离测控，远距离测量。火箭发射也好，卫星飞行也好，我们地面的人都必须要知道它飞到哪儿，所以必须要测量。还要和飞行器保持联络，火箭和卫星要把信号传输下来，我们的遥控指令要传输上去，这些都是需要进行通讯的。这么长的距离，过去我们没有实验过。
怎样飞往月球
根据探测任务的需要和探月飞行器可能达到的控制水平，可以采用多种飞向月球的方式。最简单的方式是瞄准月球后直接撞击月球，不行就从月球附近飞过。这种方式的探月飞行器在进入奔月轨道后，完全在地球、月球、太阳等天体的吸引力作用下飞行，不需要强大的地面测量控制，也不需要强大的地面测量控制站。探月飞行器设计简单，对运载火箭控制精度要求也不是很高，仅需要必要的远距离通信手段。事先设计好瞄准月球的奔月轨道，如入轨偏差小就撞上月球，入轨偏差大就从月球附近飞过，只要能将所获得的月面资料传回地面即可。但是采用这种飞行方式，撞击月球前或从月球附近飞过的时间都比较短，难以对月球进行长时间细致的观测，获得的月面资料也比较少，属早期技术水平较低的一种飞行方式。“长征三号甲”火箭首次试验发射，就想采用这种飞行方式来实现我国首次奔月飞行；“长征二号F”火箭的第一次飞行也曾设想采用这种飞行方式。
第二种探月飞行方式，是在到达月面附近后实施轨道机动，使探月飞行器进入环绕月球的卫星轨道。这种飞行方式要求在奔月飞行中探测器到达近月点附近时，适时进行一次或多次轨道机动，使探测器进入探测所要求的环月球卫星轨道。为了获得更全面地对月球观测资料，这个环月轨道最好是通过月球两极上空的极轨道。另外，在对月观测期间，还必须不断控制探测器环绕月球运行的轨道，避免它在月球引力异常等因素干扰下过多偏离要求轨道，甚至撞上月球。这些轨道控制都需要探测器在地面测探站的配合下完成。这不但对探测器的设计提出了很高的要求，还需要建立测探能力强大、测量控制精度足够的地面站。另外，为了将获得的大量探测资料传回地面，还需要强大通信设备，用以解决高速率的数据通信问题。因此，如果在技术上没有达到一定水平，这种飞行方式是难以实施的。
第三种探月飞行方式，是在到达月面附近后多次实施轨道机动，使探月飞行器实现月面软着陆。可以设计一种直接撞击月面的奔月轨道，在与月面撞击前距离月面一定距离时，控制探测器进行制动，通过多次制动实现月面软着陆。也可以先以第二种方式飞行，控制探测器进入所需求的环月轨道，在这个轨道上对探测器的轨道进行长时间的测量和控制，最后再选择适当时机，控制探测器多次进行制动，使探测器在月面软着陆，对月面进行定点详细勘测。探测器还可以携带月球车，在月面软着陆后释放出来，让月球车在月面实施巡回勘测，同时将探测器的定点勘测资料和月球车的巡回勘测资料传回地面，供有关人员进行研究。当然，第三种飞行方式对探测器的设计、对探测器和地面测控通信的要求更高。
第四种飞行方式，是让探测器携带返回火箭实现月面软着陆后，自动采集月面地质样本，然后选择恰当时机控制返回火箭从月面起飞，将所采集的月面地质样本带回地面。返回火箭从月面起飞后，可以直接进入返回地球的轨道，也可以先进入一个环月轨道，在这个环月轨道上对返回火箭的轨道进行测量和控制，最后再选择适当时机控制返回火箭加速，进入返回地球的轨道。返回火箭带有回收舱，在到达地球附近进入地球稠密大气层之前，回收舱与返回火箭分离，回收舱以大于10千米/秒的速度进入稠密大气层，在数千摄氏度的高温下，通过大气阻力减速，最后打开降落伞，落回地面。这种飞行方式除了要实现月面软着陆外，还要控制返回火箭进入返回地球的轨道，接着进入返回地球大气层的再入走廊，回收舱要解决在大气层内高速运动时的空气动力以及烧蚀和防热问题，技术难度很大。
第五种探月飞行方式，就是实现载人登月。这相当于第四种飞行方式要在载人的情况下完成。这种飞行方式要求系统能保证人的生存，提供人的生活、工作条件，并要求系统有很高的可靠性。如果像美国“阿波罗”登月计划那样，三人同行，两人乘登月舱登月，一个操纵指令服务舱在环月轨道上等待，则登月舱从月面起飞后，还要实现与指令服务舱在环月轨道上对接。
我们都知道，要使物体绕地球作圆周运动，其速度必须达到7.9千米/秒的第一宇宙速度；要使物体摆脱地球引力束缚，飞离地球，其速度必须达到11.2千米/秒的第二宇宙速度；而要使物体摆脱太阳引力束缚，飞出太阳系，其速度必须达到16.7千米/秒的第三宇宙速度。
要使月球探测卫星进入月球轨道，其速度应该达到多少呢？有人可能认为应达到第二宇宙速度，实际上只要使初始速度大于10.9千米/秒，月球探测卫星就可飞向月球。这是由于月球本身处在地球引力范围内，当月球探测卫星的飞行轨道在离月球6.6万千米之外时，主要受地球引力作用，是相对地球的椭圆轨道；在离月球6.6万千米之内时，主要受月球引力作用，是相对于月球的双曲线轨道。
把月球探测卫星从地面发射到月球轨道也有多种方式，常用的有四种：第一种是用运载火箭先将月球探测卫星送入近地球的圆轨道上，然后靠月球探测卫星自行加速进入地月转移轨道到达月球；第二种是用运载火箭将月球探测卫星送入环地球飞行的大椭圆轨道，然后通过月球探测卫星在椭圆轨道的近地点处加速来进入地月转移轨道，最终到达月球；第三种是用运载火箭将月球探测卫星送入地月引力平衡点处，然后在地月引力平衡点处使月球探测卫星加速进入月球轨道；第四种是用运载火箭把月球探测卫星直接送入地月转移轨道从而飞向月球。
我国的探月飞行计划，规划为三步：绕、落、回。第一步是发射“嫦娥一号”探月卫星，进入通过月球两极上空的椭圆形月轨道，轨道高度约为200千米，在这个环月轨道上对月球进行约1年的长期观测，这一步已经成功实现。第二步是发射月球探测飞行器，通过环月轨道，实现在月面上的软着陆，并对月面进行定点详细勘测，同时携带月球车，实施巡回勘测。第三步，发射月球探测火箭，实现月面软着陆，采集月面地质样本，再从月面起飞返回地球。
我国的绕月探测工程——“嫦娥工程”
发射人造地球卫星、载人航天和深空探测是人类航天活动的三大领域。重返月球、开发月球资源、建立月球基地已成为世界航天活动的必然趋势和竞争热点。开展月球探测工作是我国迈出航天深空探测第一步的重大举措。实现月球探测将是我国航天深空探测零的突破。月球已成为未来航天大国争夺战略资源的焦点。
月球具有可供人类开发和利用的各种独特资源，月球上特有的矿产和能源，是对地球资源的重要补充和储备，将对人类社会的可持续发展产生深远影响。绕月探测工程是我国自主对月球的探索和观察，又叫做嫦娥工程。国务院正式批准绕月探测工程立项后，绕月探测工程领导小组将工程命名为“嫦娥工程”，将第一颗绕月卫星命名为“嫦娥一号”。“嫦娥一号”卫星由中国空间技术研究院承担研制，主要用于获取月球表面三维影像、分析月球表面有关物质元素的分布特点、探测月壤厚度、探测地月空间环境等。
月球着陆探测器模型我国绕月探测工程将完成以下四大科学目标：
1.获取月球表面三维影像。划分月球表面的基本地貌构造单元，初步编制月球地质与构造纲要图，为后续优选软着陆提供参考依据。
2.分析月球表面有用元素含量和物质类型的分布特点。对月球表面有用元素进行探测，初步编制各元素的月面分布图。
3.探测月壤特性。探测并评估月球表面月壤层的厚度、月壤中氦-3的资源量。
4.探测地月空间环境。记录原始太阳风数据，研究太阳活动对地月空间环境的影响。
据专家介绍，由月球探测卫星、运载火箭、发射场、测控和地面应用五大系统组成的绕月探测工程系统，届时将实现以下五项工程目标：
（1）研制和发射我国第一个月球探测卫星；
（2）初步掌握绕月探测基本技术；
（3）首次开展月球科学探测；
（4）初步构建月球探测航天工程系统；
（5）为月球探测后续工程积累经验。
早在1994年，我国航天科技工作者就已经进行了探月活动的必要性和可行性研究，1996年完成了探月卫星的技术方案研究，1998年完成了卫星关键技术研究，以后又开展了深化论证工作。
经过10年的探讨和论证，最终确定我国整个探月工程分为“绕”、“落”、“回”三个阶段。
