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2010年1月11日，在中共中央、国务院举行的国家科学技术奖励大会上，绕月探测工程被授予国家科学技术进步奖特等奖。众所周知，我国“嫦娥工程”分为“绕、落、回”三步走的发展目标，绕月探测工程是这三步走的第一步，而嫦娥一号月球探测卫星则是绕月探测工程中的重中之重。
四大科学目标
一是为月球“画像”。通过嫦娥一号卫星所携带的遥感器获得的数据，获取月球表面可见光三维立体影像。绘制一幅完整的三维月球地图，填补月球极区影像上的空白；划分月球表面的基本构造和地貌单元；进行月球表面撞击坑形态、大小、分布、密度等的研究；划分月球断裂和环形影像纲要图，勾画月球地质构造演化史。同时，根据月球表面三维立体影像，为月球探测的后续计划提供合适的软着陆和勘测区域的范围的参考信息。
二是在月球表面探矿。月球表面几乎囊括了地球所有的物质元素，分析月球表面有用元素及物质类型的含量和分布，是月球资源调查和开发的基础数据，也是月球科学研究的主要信息来源。嫦娥一号卫星将对月球表面有开发利用和研究价值的14种元素(钾、钍、铀、氧、硅、镁、铝、钙、碲、钛、钠、锰、铬、镧等)的含量与分布进行探测，绘制各元素的全月球分布图、月球岩石、矿物和地质学专题图，发现月表资源富集区，为月球的开发利用提供有关资源分布的数据；鉴别新的岩石类型，对月球的组成、月球地质历史等进行深入研究。
三是给月球土壤“体检”。月球表面包裹着一层灰色的土壤，通过嫦娥一号卫星微波探测仪，进行月壤的结构和化学成分探测，同时，还进行了月球表面微波辐射探测，测定月球表面的亮度温度，评估月壤的厚度，首次对月球的氦-3资源量和分布进行评估，了解月球的年龄和月球的演化过程。
四是探测地球和月球空间的环境。月球与地球空间充满了各种磁场，原始太阳风、太阳宇宙线及行星际磁场。嫦娥一号卫星将是我国首次在地球磁层以外，进行原始太阳风的空间物理探测，这项任务将由高能粒子探测器和太阳风离子探测器联合完成。通过这两个设备获得的数据，我们可以得到地球至月球空间环境的信息，对研究原始太阳风粒子的传播行为，研究太阳风和月球以及磁尾和月球的相互作用，深入认识这些空间物理现象对地球空间及对月球空间的影响，为月球探测后续任务积累重要的空间环境数据，进一步提高卫星及各类空间飞行器适应月球探测任务的能力，有深远的科学及工程意义。
特殊的轨道
我们知道，人造地球卫星按其用途可分为距地球200～300千米左右高度的低轨道卫星、有距地球1 000千米左右高度的太阳同步轨道卫星和距地球36000千米高度的地球静止轨道卫星。嫦娥一号卫星的运行轨道与这些卫星是完全不同的，有其自身的特点：嫦娥一号卫星首先由运载火箭送人地球大椭圆轨道，卫星与运载火箭分离后，利用自身的推进系统经过三次加速，进入地球至月球转移轨道，在此期间，卫星需要进行多次轨道调整和姿态机动，以确保能够准确的被月球引力所捕获。卫星在地球至月球转移轨道运行4～5天后，进入月球捕获轨道，进行三次制动，分别经过三个不同轨道阶段进入月球的目标轨道，执行预定的任务。卫星从发射到进入月球目标轨道共需要8～9天。
三体定向技术
在卫星环绕月球飞行期间，其姿态要一直保持对月球、地球和太阳三个天体定向，各种探测器要保持对准月面，以完成科学探测任务；卫星发射和接收天线要保持对地球定向，以将科学数据传回地球，供地面应用系统研究；卫星的太阳能帆板要保持对太阳定向；为了使太阳电池阵尽量获得日照，卫星需要采取正飞和侧飞两种姿态，以获得正常工作所需要的电能。但是这样做的同时也增加了卫星姿态控制的附加要求和能量要求。在卫星运行期间，月、地、日三个天体都是相对运动的，姿态控制是三矢量控制过程，三体定向是一项非常复杂的定向技术，需要精确的姿态控制技术。
控制系统
嫦娥一号卫星在奔赴月球的过程中，需要经过主动段、调相轨道段、地月转移轨道段、环月轨道段等过程，在卫星飞行过程中的几个关键变轨点处，卫星的姿态和轨道控制必须及时、准确和可靠，尤其是近月制动阶段，是嫦娥一号卫星飞行任务中的最重要的环节，要求确保系统的可靠性和准确性。由于嫦娥一号卫星需要轨道交会，要确保卫星在转移轨道的远地点与月球交汇，保持卫星轨道高度的任务十分艰巨；由于月球引力场的异常复杂性，使得卫星的轨道极不稳定，具体表现是近月点的高度会有较大的变化，卫星在环月飞行中的轨道越低这种变化越明显，如果控制技术不过硬，甚至会导致卫星坠入月面，在对卫星进行姿态控制中，这种大幅度改变卫星的运行轨道是过去所没有遇到过的新问题；同时，月球的引力场与地球引力场有很大的差别，因此，卫星的轨道动力学特性，轨道控制与姿态控制的设计要求和设计方案与地球卫星相比，有很大的不同。
测控与通信技术
嫦娥一号卫星飞离地球，连接它与地球的是看不见的通信信号，必须确保地面对卫星的适时监控、指挥， “看”得见；“测”得上，“控”得准，是保证“嫦娥工程”取得成功的一个关键要素。此前，我国发射成功的地球静止轨道通信卫星测控距离约为4万千米，中国和欧洲联合进行的地球空间双星探测项目测控距离大约为离地球8万千米。而地球至月球之间距离约38万千米，遥远的距离，必然使得测控信号的空间衰减增大，而且月球探测卫星的入轨过程，较中低轨道卫星和地球同步轨道卫星更为复杂，这个过程中的测控任务对测控系统提出了更高的要求，这就要求测控系统的传输能力要达到足够远的距离，给测控系统的能力带来巨大的挑战；另外，卫星飞往月球的过程中和在轨运行期间，卫星的姿态地面必须随时观测和掌握，测控必须满足主要测控手段的可观可控。但是，中国本土东西只有5000千米，给测控的连续性提出了许多新课题，主要采用航天测控网和天文观测网相结合完成在整个人轨过程中的测控任务，突破远距离通信问题，这对卫星的测控系统提出了更高的要求。
电源和热控系统
嫦娥一号卫星在绕月飞行和探测过程中，将遇到近月空间各种特殊的环境，而这些环境将对卫星的性能、可靠性和工作寿命产生影响。在卫星经历主动段、调相轨道阶段、地月转移轨道阶段、环月正飞，侧飞等阶段过程中，星上设备存在多种工作模式，并且月球反照、红外辐射随在轨不同阶段及发射的时机不同而变化较大，此外，环月卫星与太阳的相对位置变化也较大。上述因素的综合影响，给卫星的热控设计增加了很大的难度。
同时，专家认为，月球环境也是 嫦娥一号卫星热控设计中所必须关注和重视的重大制约因素。嫦娥一号卫星与已往研制的卫星所处的空间环境有很大的不同，在转移轨道上经受的地球空间自然环境以及在环月轨道上经受的月球空间自然环境，存在巨大的差别，例如：地球至月球空间的强辐照环境会对卫星上的电子元器件产生很大的影响；月球在对日面、背面条件下的温度变化在130℃～-180℃，所以，对探测器的温度控制要求更高，要使卫星适应这种不同的环境，稳定可靠地工作，卫星上的设备存在着多种工作模式，对卫星及各设备的环境适应性、可靠性提出了更高的要求。同时，环月卫星与太阳的相对位置变化也较大，阳光对轨道面的照射方向在一年内将变化360度，受上述因素的影响，卫星上存在着复杂多变的内热源和外热流，这种状况为卫星的电源和热控设计增加了极大的难度。
此外，月食对嫦娥一号卫星的温度也有着重要的影响。月食是月球进入地球影子时发生的现象。影子有本影、半影之分，半影围绕在本影外面。本影区内没有任何阳光直射，半影区内只有部分阳光直射。月食时，月球正面的太阳直接辐射能、月表反射能和月表红外辐射能都迅速减少，而同时，由于太阳电池供电减少，能源短缺，可用来给设备加热的电能也相当有限。准确地了解月食时月表的太阳辐照和温度，对于嫦娥一号卫星的热设计和热分析，以及应对方案的制定，具有重要意义。
卫星防护系统
卫星在转移轨道上经受的地球空间的自然环境，以及在环月轨道上经受的月球空间自然环境，与常规卫星的空间环境有极大的不同。
空间等离子体影响卫星通信和电源系统。地球磁层等离子体、太阳风可能引起星体表面充放电。地球辐射带粒子、太阳宇宙射线、银河宇宙射线引起总剂量效应和单粒子效应以及卫星内部充放电效应；地球磁场将对航天器姿态产生影响；太阳电磁辐射使卫星表面材料性能产生变化。
除了粒子辐照外，还有软x射线和紫外线，它们也会影响卫星的表面涂层和光学器件，使光学材料退化。
由于受月球无磁场屏蔽作用，而银河宇宙射线、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，引发单粒子事件，这种情况比地球卫星环境恶劣，所以在卫星电路设计上需要重点对单粒子效应进行防护。
取得多项创新成果
嫦娥一号卫星于2007年1 0月24日发射成功后，11月26日，国家航天局在北京航天飞行控制中心向全球正式发布了嫦娥一号卫星拍摄的第一张月面图片。
2008年11月7日，设计工作寿命一年的嫦娥一号卫星成功在轨运行一周年，绕月飞行四千多圈，完成了对月球的12次轨迹覆盖，实现了工程提出的“精确变轨，成功绕月，有效探测，寿命一年”的预定目标，获得了圆满成功。
获取“全月面三维影像”是嫦娥一号卫星取得的重要成果之一。在一年的时间里，卫星按计划完成了南北纬70度的全月面的三维成像，并首次获取了月表极区的全部影像。2008年1 1月1 2日，根据嫦娥一号卫星获取数据制作完成的“中国第一幅全月球影像图”正式亮相，这也是迄今为止世界上已公布的月球影像图中最完整的一幅影像。这幅约占全月球面积94％的月境真实影像，覆盖了月球西经1 80度到东经1 80度，南北纬90度之间的范围，几乎涵盖了神秘月境的全部“领地”，是嫦娥一号2007年11月20日“睁开眼睛”看月球后，至2008年5月12日“看到”并传回的589轨月球图像数据，经过辐射校正、几何校正和光度校正后镶嵌处理完成的。经专家评审认为，月表影像图像清晰，层次丰富，质量达到了国际先进水平。
根据中国探月工程指挥部的决定，卫星还开展了月球两极影像拍摄试验，至2008年7月1日，完整获取了月球两极的影像数据，补充制作了月球极区影像图。
经过整整一年的飞行和探测，嫦娥一号卫星共获得1.37TB的有效科学数据，圆满完成了科学探测任务。至此，“中国嫦娥”在其绚烂而短暂的生命期内，告诉了世人一个完整的月球图景。
探月工程是继人造地球卫星、载人航天之后，我国航天活动的第三个里程碑。嫦娥一号卫星首次绕月探测的圆满成功，突破并掌握一大批具有自主知识产权的核心技术和关键技术，使我国成为世界上为数不多的具有深空探测能力的国家。
嫦娥一号卫星的技术创新可概括为总体优化设计、轨道设计、制导、导航与控制、热控设计、远距离测控通信、大角度机械扫描定向天线、整星自主管理、有效载荷、供配电、推进、结构设计、综合测试设计等方面。
相关链接
嫦娥一号留下的足迹
2007年10月24日，嫦娥一号卫星从西昌卫星发射中心顺利发射升空；
2007年11月5日，主发动机点火，卫星顺利进入环月轨道，成为中国第一颗月球卫星；
2007年11月7日，卫星完成三次制动，进入高度为200千米的环月使命轨道；
2007年11月26日，国家航天局正式发布工程第一张月面图片；
2008年2月21日、8月1 6日，卫星顺利度过两次月食，卫星质量经受了月球恶劣环境的考验；
2008年10月24日，卫星圆满完成1年的工作寿命；
2008年11月7日，卫星开始延寿后的在轨试验；
2009年3月1日，卫星在地面的自主控制下，降落在月面上。
四大科学目标
一是为月球“画像”。通过嫦娥一号卫星所携带的遥感器获得的数据，获取月球表面可见光三维立体影像。绘制一幅完整的三维月球地图，填补月球极区影像上的空白；划分月球表面的基本构造和地貌单元；进行月球表面撞击坑形态、大小、分布、密度等的研究；划分月球断裂和环形影像纲要图，勾画月球地质构造演化史。同时，根据月球表面三维立体影像，为月球探测的后续计划提供合适的软着陆和勘测区域的范围的参考信息。
二是在月球表面探矿。月球表面几乎囊括了地球所有的物质元素，分析月球表面有用元素及物质类型的含量和分布，是月球资源调查和开发的基础数据，也是月球科学研究的主要信息来源。嫦娥一号卫星将对月球表面有开发利用和研究价值的14种元素(钾、钍、铀、氧、硅、镁、铝、钙、碲、钛、钠、锰、铬、镧等)的含量与分布进行探测，绘制各元素的全月球分布图、月球岩石、矿物和地质学专题图，发现月表资源富集区，为月球的开发利用提供有关资源分布的数据；鉴别新的岩石类型，对月球的组成、月球地质历史等进行深入研究。
三是给月球土壤“体检”。月球表面包裹着一层灰色的土壤，通过嫦娥一号卫星微波探测仪，进行月壤的结构和化学成分探测，同时，还进行了月球表面微波辐射探测，测定月球表面的亮度温度，评估月壤的厚度，首次对月球的氦-3资源量和分布进行评估，了解月球的年龄和月球的演化过程。
四是探测地球和月球空间的环境。月球与地球空间充满了各种磁场，原始太阳风、太阳宇宙线及行星际磁场。嫦娥一号卫星将是我国首次在地球磁层以外，进行原始太阳风的空间物理探测，这项任务将由高能粒子探测器和太阳风离子探测器联合完成。通过这两个设备获得的数据，我们可以得到地球至月球空间环境的信息，对研究原始太阳风粒子的传播行为，研究太阳风和月球以及磁尾和月球的相互作用，深入认识这些空间物理现象对地球空间及对月球空间的影响，为月球探测后续任务积累重要的空间环境数据，进一步提高卫星及各类空间飞行器适应月球探测任务的能力，有深远的科学及工程意义。
特殊的轨道
我们知道，人造地球卫星按其用途可分为距地球200～300千米左右高度的低轨道卫星、有距地球1 000千米左右高度的太阳同步轨道卫星和距地球36000千米高度的地球静止轨道卫星。嫦娥一号卫星的运行轨道与这些卫星是完全不同的，有其自身的特点：嫦娥一号卫星首先由运载火箭送人地球大椭圆轨道，卫星与运载火箭分离后，利用自身的推进系统经过三次加速，进入地球至月球转移轨道，在此期间，卫星需要进行多次轨道调整和姿态机动，以确保能够准确的被月球引力所捕获。卫星在地球至月球转移轨道运行4～5天后，进入月球捕获轨道，进行三次制动，分别经过三个不同轨道阶段进入月球的目标轨道，执行预定的任务。卫星从发射到进入月球目标轨道共需要8～9天。
三体定向技术
在卫星环绕月球飞行期间，其姿态要一直保持对月球、地球和太阳三个天体定向，各种探测器要保持对准月面，以完成科学探测任务；卫星发射和接收天线要保持对地球定向，以将科学数据传回地球，供地面应用系统研究；卫星的太阳能帆板要保持对太阳定向；为了使太阳电池阵尽量获得日照，卫星需要采取正飞和侧飞两种姿态，以获得正常工作所需要的电能。但是这样做的同时也增加了卫星姿态控制的附加要求和能量要求。在卫星运行期间，月、地、日三个天体都是相对运动的，姿态控制是三矢量控制过程，三体定向是一项非常复杂的定向技术，需要精确的姿态控制技术。
控制系统
嫦娥一号卫星在奔赴月球的过程中，需要经过主动段、调相轨道段、地月转移轨道段、环月轨道段等过程，在卫星飞行过程中的几个关键变轨点处，卫星的姿态和轨道控制必须及时、准确和可靠，尤其是近月制动阶段，是嫦娥一号卫星飞行任务中的最重要的环节，要求确保系统的可靠性和准确性。由于嫦娥一号卫星需要轨道交会，要确保卫星在转移轨道的远地点与月球交汇，保持卫星轨道高度的任务十分艰巨；由于月球引力场的异常复杂性，使得卫星的轨道极不稳定，具体表现是近月点的高度会有较大的变化，卫星在环月飞行中的轨道越低这种变化越明显，如果控制技术不过硬，甚至会导致卫星坠入月面，在对卫星进行姿态控制中，这种大幅度改变卫星的运行轨道是过去所没有遇到过的新问题；同时，月球的引力场与地球引力场有很大的差别，因此，卫星的轨道动力学特性，轨道控制与姿态控制的设计要求和设计方案与地球卫星相比，有很大的不同。
测控与通信技术
嫦娥一号卫星飞离地球，连接它与地球的是看不见的通信信号，必须确保地面对卫星的适时监控、指挥， “看”得见；“测”得上，“控”得准，是保证“嫦娥工程”取得成功的一个关键要素。此前，我国发射成功的地球静止轨道通信卫星测控距离约为4万千米，中国和欧洲联合进行的地球空间双星探测项目测控距离大约为离地球8万千米。而地球至月球之间距离约38万千米，遥远的距离，必然使得测控信号的空间衰减增大，而且月球探测卫星的入轨过程，较中低轨道卫星和地球同步轨道卫星更为复杂，这个过程中的测控任务对测控系统提出了更高的要求，这就要求测控系统的传输能力要达到足够远的距离，给测控系统的能力带来巨大的挑战；另外，卫星飞往月球的过程中和在轨运行期间，卫星的姿态地面必须随时观测和掌握，测控必须满足主要测控手段的可观可控。但是，中国本土东西只有5000千米，给测控的连续性提出了许多新课题，主要采用航天测控网和天文观测网相结合完成在整个人轨过程中的测控任务，突破远距离通信问题，这对卫星的测控系统提出了更高的要求。
电源和热控系统
嫦娥一号卫星在绕月飞行和探测过程中，将遇到近月空间各种特殊的环境，而这些环境将对卫星的性能、可靠性和工作寿命产生影响。在卫星经历主动段、调相轨道阶段、地月转移轨道阶段、环月正飞，侧飞等阶段过程中，星上设备存在多种工作模式，并且月球反照、红外辐射随在轨不同阶段及发射的时机不同而变化较大，此外，环月卫星与太阳的相对位置变化也较大。上述因素的综合影响，给卫星的热控设计增加了很大的难度。
同时，专家认为，月球环境也是 嫦娥一号卫星热控设计中所必须关注和重视的重大制约因素。嫦娥一号卫星与已往研制的卫星所处的空间环境有很大的不同，在转移轨道上经受的地球空间自然环境以及在环月轨道上经受的月球空间自然环境，存在巨大的差别，例如：地球至月球空间的强辐照环境会对卫星上的电子元器件产生很大的影响；月球在对日面、背面条件下的温度变化在130℃～-180℃，所以，对探测器的温度控制要求更高，要使卫星适应这种不同的环境，稳定可靠地工作，卫星上的设备存在着多种工作模式，对卫星及各设备的环境适应性、可靠性提出了更高的要求。同时，环月卫星与太阳的相对位置变化也较大，阳光对轨道面的照射方向在一年内将变化360度，受上述因素的影响，卫星上存在着复杂多变的内热源和外热流，这种状况为卫星的电源和热控设计增加了极大的难度。
此外，月食对嫦娥一号卫星的温度也有着重要的影响。月食是月球进入地球影子时发生的现象。影子有本影、半影之分，半影围绕在本影外面。本影区内没有任何阳光直射，半影区内只有部分阳光直射。月食时，月球正面的太阳直接辐射能、月表反射能和月表红外辐射能都迅速减少，而同时，由于太阳电池供电减少，能源短缺，可用来给设备加热的电能也相当有限。准确地了解月食时月表的太阳辐照和温度，对于嫦娥一号卫星的热设计和热分析，以及应对方案的制定，具有重要意义。
卫星防护系统
卫星在转移轨道上经受的地球空间的自然环境，以及在环月轨道上经受的月球空间自然环境，与常规卫星的空间环境有极大的不同。
空间等离子体影响卫星通信和电源系统。地球磁层等离子体、太阳风可能引起星体表面充放电。地球辐射带粒子、太阳宇宙射线、银河宇宙射线引起总剂量效应和单粒子效应以及卫星内部充放电效应；地球磁场将对航天器姿态产生影响；太阳电磁辐射使卫星表面材料性能产生变化。
除了粒子辐照外，还有软x射线和紫外线，它们也会影响卫星的表面涂层和光学器件，使光学材料退化。
由于受月球无磁场屏蔽作用，而银河宇宙射线、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，引发单粒子事件，这种情况比地球卫星环境恶劣，所以在卫星电路设计上需要重点对单粒子效应进行防护。
取得多项创新成果
嫦娥一号卫星于2007年1 0月24日发射成功后，11月26日，国家航天局在北京航天飞行控制中心向全球正式发布了嫦娥一号卫星拍摄的第一张月面图片。
2008年11月7日，设计工作寿命一年的嫦娥一号卫星成功在轨运行一周年，绕月飞行四千多圈，完成了对月球的12次轨迹覆盖，实现了工程提出的“精确变轨，成功绕月，有效探测，寿命一年”的预定目标，获得了圆满成功。
获取“全月面三维影像”是嫦娥一号卫星取得的重要成果之一。在一年的时间里，卫星按计划完成了南北纬70度的全月面的三维成像，并首次获取了月表极区的全部影像。2008年1 1月1 2日，根据嫦娥一号卫星获取数据制作完成的“中国第一幅全月球影像图”正式亮相，这也是迄今为止世界上已公布的月球影像图中最完整的一幅影像。这幅约占全月球面积94％的月境真实影像，覆盖了月球西经1 80度到东经1 80度，南北纬90度之间的范围，几乎涵盖了神秘月境的全部“领地”，是嫦娥一号2007年11月20日“睁开眼睛”看月球后，至2008年5月12日“看到”并传回的589轨月球图像数据，经过辐射校正、几何校正和光度校正后镶嵌处理完成的。经专家评审认为，月表影像图像清晰，层次丰富，质量达到了国际先进水平。
根据中国探月工程指挥部的决定，卫星还开展了月球两极影像拍摄试验，至2008年7月1日，完整获取了月球两极的影像数据，补充制作了月球极区影像图。
经过整整一年的飞行和探测，嫦娥一号卫星共获得1.37TB的有效科学数据，圆满完成了科学探测任务。至此，“中国嫦娥”在其绚烂而短暂的生命期内，告诉了世人一个完整的月球图景。
探月工程是继人造地球卫星、载人航天之后，我国航天活动的第三个里程碑。嫦娥一号卫星首次绕月探测的圆满成功，突破并掌握一大批具有自主知识产权的核心技术和关键技术，使我国成为世界上为数不多的具有深空探测能力的国家。
嫦娥一号卫星的技术创新可概括为总体优化设计、轨道设计、制导、导航与控制、热控设计、远距离测控通信、大角度机械扫描定向天线、整星自主管理、有效载荷、供配电、推进、结构设计、综合测试设计等方面。
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2007年10月24日，嫦娥一号卫星从西昌卫星发射中心顺利发射升空；
2007年11月5日，主发动机点火，卫星顺利进入环月轨道，成为中国第一颗月球卫星；
2007年11月7日，卫星完成三次制动，进入高度为200千米的环月使命轨道；
2007年11月26日，国家航天局正式发布工程第一张月面图片；
2008年2月21日、8月1 6日，卫星顺利度过两次月食，卫星质量经受了月球恶劣环境的考验；
2008年10月24日，卫星圆满完成1年的工作寿命；
2008年11月7日，卫星开始延寿后的在轨试验；
2009年3月1日，卫星在地面的自主控制下，降落在月面上。