孙家栋多年来养成了一个习惯，脑子里只要装上了问题，就会觉得茶无味、饭不香，他会沉默寡言，日思夜想。有好几次，有时是半夜，有时是凌晨，老伴醒来发现床上的老头不见了，细听房间没有一丝动静，吓得她大喊。孙家栋却很沉稳地说：“你睡你的觉，不要大惊小怪。”原来，孙家栋夜里起来看到窗外挂在空中那明亮的月亮，总会身不由己地到凉台上看上几眼，他仔细看着月亮在慢慢地移动，心里在默默琢磨月亮与工程总体的一些技术方案的联系。有时他在窗前一站竟是几个小时，折腾得老伴也睡不踏实，一会要给他披衣服，一会要给他搬椅子让他坐在那里看。但有一条，老伴会看他的眼神行事，绝不敢打乱他的思绪惹他不高兴。有一次，孙家栋在凉台上从后半夜一直站到了天空泛白、月亮轮廓变淡的时候，老伴才打趣地说：“月亮真好看是么，看够了，看出名堂了，呵呵，是不是该吃早饭了，司机都该来接你了。”这时的孙家栋却似乎没有倦意，早饭吃得似乎比平常还要多，想必是观察月亮有了新的感悟……
按照发射程序，卫星首先由运载火箭送入地球大椭圆轨道，与运载火箭分离后，利用自身推进系统经过三次调相轨道加速，进入地月转移轨道，在此期间卫星需要进行多次轨道调整和姿态机动，以确保能够准确地被月球引力捕获。卫星在地月转移轨道运行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，执行预定任务。卫星从发射到进入月球目标轨道共需飞行8～9天。
卫星姿态控制的三矢量控制问题也是难点之一。在环月飞行期间卫星姿态要一直保持对月、地、日三个天体定向，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日定向，为了使电池阵尽量获得日照，需采用正飞和侧飞两种姿态，以获得正常工作所需的电力，但也增加了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，需要在卫星整体布局、质量分布、多轴控制跟踪等方面进行很多新的理论研究，也带来许多工程实践上的挑战。
卫星环境适应性设计是一个崭新的课题。卫星运行的复杂空间环境是以前从来没有遇到过的，这将对卫星及星上设备的环境适应性、可靠性提出了更高的要求。比如，地月空间的强辐照环境会对电子器件产生很大影响，月球在对日面、背日面条件下的温度变化会在摄氏-170度到130度的梯度内变化，所以对探测器的温控要求更高。
远距离测控与通信问题是以往我国航天活动所没有经过的。月球探测一期工程的最大考验是对卫星进行跟踪的测量控制系统。中国航天50年来，我国卫星到达的最远距离是地球同步轨道，约7万公里，而月球距地球大约38万公里，这将给测控系统的传输能力带来了新的挑战。此外，卫星在飞往月球的漫漫长路中，必须要对卫星实施多次姿态调整，对卫星进行姿态调整，就必须要对卫星准确测量、准确定位，为地面提供精确的数据。由于我国本土从东到西只有5000公里，空中遥远的卫星如果飞出中国国土的观测区便会丢失，我国目前尚未建成深空测控网，仍然在采用航天测控网和天文观测网相结合的办法，虽可基本满足要求，但余量太小，将给测控的连续性提出更高的要求，解决这些难题，将会使我国继实现应用卫星、载人航天飞行之后，填补我国在深空探测方面的测控空白。
绕月探测工程由月球探测卫星、运载火箭、发射场系统、测控系统和地面应用系统五大系统组成，在这五大系统中，将坚持使用中国自己的技术、自己的设备、自己的产品、自己的设计、自己的条件来完成。绕月探测工程五大系统必须有高度统一的协调配合，每个系统都必须在所要求的时间内按照总体计划，保质保量地完成各自的研制任务。
探月工程采用的卫星平台，以中国成熟的“东方红三号”卫星平台为基础进行研制，选用“东方红三号”卫星平台主要是鉴于这种卫星平台的成熟性和高可靠性。该卫星平台采用了许多较先进的技术，如全三轴稳定、统一双组元液体推进、公用平台设计、大面积密栅太阳电池阵和高强度轻重量碳纤维多层复合材料等。此卫星平台1997年5月首次投入使用后，虽然利用这个平台在其他型号的卫星上进行了多次应用，但是，作为“嫦娥一号”的卫星平台却与中国以前所有的卫星平台都不一样，“嫦娥一号”的卫星平台在轨道，测控，制导、导航与控制系统和热控分系统等方面都有自己的独特之处。“嫦娥一号”的卫星平台充分继承“东方红三号”卫星平台，并在此成熟技术和产品上进行适应性改造。这种改造针对航天工程本身就是一种科学的方法，因为所谓的适应性改造，实际是在继承基础上的创新，包括突破一批关键技术。例如三维定向技术，也就是使卫星的太阳能电池板、探测头和传输信息的天线分别始终保持能够对准太阳、月亮和地球。另外，在地球、月球和卫星三者间进行探月卫星的轨道设计和紫外月平仪的研制也需要开展技术攻关。这样的三维控制系统和紫外月平仪是过去没有的，具有相当高的技术难度。
“嫦娥一号”卫星上选用的有效载荷共6套24件，包括CCD立体相机、激光高度计、成像光谱仪、伽马/X射线谱仪、微波探测仪和太阳风粒子探测器等。其中CCD立体相机是拍摄全月面三维影像的专用相机，在中国属首次使用。成像光谱仪用于获取月面光波图谱。伽马/X射线谱仪用于探测月球表面元素。微波探测仪除用于获取月壤厚度信息外，还能给出月球背面的亮度温度图和月球两极地面的信息。集望远镜、激光器和接收电路三部分为一体的激光高度计，由中科院上海技术物理研究所研制。它在探月卫星的发射阶段和转移阶段都处在“睡眠状态”。卫星进入环月轨道后，激光高度计首先向月面发射激光束，并立刻用望远镜把反射回来的光束变成电信号。接着，接收电路盒将迅速进行精确计算，用最短时间得出该探测点的月球海拔高度。激光高度计完成绕月旅行，便可清楚地得到月面每个探测点的海拔高度。这些数值一旦与CCD立体相机拍摄的平面图像相叠加，就是一幅完整而精确的月面三维地形图。只要激光高度计发射的探测点足够密，就能获得覆盖整个月球的地形图，包括人类探月活动从未涉及的月球两极区域。
根据“嫦娥一号”对运载火箭的技术要求，火箭要把“嫦娥一号”送到近地点200公里、远地点51000公里的大椭圆运行轨道。火箭必须精确地将探测器送入预定轨道，才能准确完成预定探测任务。为满足探月卫星的特殊要求，“长征三号甲”火箭控制系统增加了单机和线路备份，确保飞行过程中不出现任何偏差，万无一失。选择使用“长征三号甲”火箭还考虑到它是长征系列火箭中发射成功率最高的型号之一。这种火箭拥有灵活而先进的控制系统，可在星箭分离前对有效载荷进行大姿态调姿定向，并提供可调整的卫星起旋速率，具有很强的适应性。“长征三号甲”火箭主要用于发射地球同步轨道有效载荷，同时兼顾低轨道和太阳同步轨道等其他轨道有效载荷的发射，也可进行一箭双星或多星发射。即将承担运送“嫦娥一号”发射任务的“长征三号甲”火箭按照工程总体计划已经顺利完成了各项适应性改造以及研制试验和测试，随时待命前往发射场执行发射任务。
越是临近发射，孙家栋的大脑就越是紧张。前面的工作范围广、千头万绪，而最后的千钧一发则将问题集中在了一起，此时的问题恰恰都是焦点性的问题。孙家栋提出：“最后的骨头虽然硬，但我们这支队伍练就的本事是专门对付硬骨头的，我们一定能够把最后的硬骨头啃下来！”
“嫦娥一号”探月卫星的发射场确定在西昌卫星发射中心。这个卫星发射中心自1984年1月29日执行第一次卫星发射后，已经完成了几十次地球同步轨道卫星的发射任务，是中国专门用于发射地球同步轨道卫星的发射场。发射场的适应性改造工作量非常大，仅仅发射塔架就要对数十吨钢材大动干戈。截至2006年底，发射场的改造工作也已经完成，正在进行验收测试。
卫星测控任务则由我国卫星测控网和甚长基线干涉仪天文测量系统（VLBI）联合承担，地面应用系统立足我国现有测控设施，充分利用现有的S频段航天测控网和甚长基线干涉仪天文测量系统，通过适应性改造，可以完成月球探测工程各个轨道段的遥测、遥控及测轨任务。地面应用系统的主要任务是卫星在轨运行期间科学探测业务管理、数据接收与处理、科学研究与普及。由于测控距离遥远，所以测控系统尤为重要。测控系统将以中国现有的S频段航天测控网为主，辅以甚长基线干涉仪天文测量系统组成，并进行必要的适应性改造。
“嫦娥一号”卫星不仅需要对月球进行全天候的观测，还需要把太阳能电池板始终对准太阳，同时又要把传送天线对准地球。目前，中国在上海佘山和乌鲁木齐分别拥有一个直径25米的天线，但它们只能有4～6小时可用来接收星上信息。为了“嫦娥一号”计划的顺利实施，中国将分别在北京和昆明设一个直径50米（国内最大）和一个直径40米的天线。这样在我们的国土上，可用4个天线交叉干涉，对近40万公里远的“嫦娥一号”进行测控，并为应对外界干扰因素和意外因素留有应急的能量。
由于月球以及月球与地球、太阳的相对关系具有其固有的特点，“嫦娥一号”卫星与一般的地球卫星有很大不同，研制并发射月球探测卫星要解决轨道设计，制导、导航与控制，包括对月姿态、测控与数据传输、星上热控和电源分系统设计等关键技术，这些问题也在要求的时间内高质量地得到解决。
地面应用系统包括月球探测卫星运行管理中心、数据接收中心以及科学数据处理和研究中心三个部分，按照总体技术要求也在稳步进行工程建设、设备研制以及各项准备工作。
根据国外探月走过的道路，美国、欧空局、俄罗斯和日本等国家在以前探月过程中从未使用过可以全天候、全天时工作和具有一定穿透能力的微波遥感技术，而我国的“嫦娥一号”则使用了微波探测仪，这将是世界上首次在探月卫星上装载微波遥感装置，一旦成功应用将可以实现对月面更为细致深入的探测，并将对所发回的数据进行反演和解析。不过，由于月球远离地球，对月球进行微波遥感探测有很大的技术难度和一定的风险。为确保探测成功和能稳定地发回数据，专家们制定了相应的可靠性方案加强对月球微波遥感的地面仿真研究，在借鉴以往经验的基础上进行技术改进，以确保成功。
“嫦娥一号”发射时间的选择要考虑到光照、太阳入射角、测控条件和轨道限制等因素。发射后，卫星将用8～9天时间完成调相轨道段、地-月转移轨道段和环月轨道段飞行。在经过发射、飞行和进入预定轨道等程序后，如何将探测数据传回地面，是工程的技术难题。通俗讲，该工程有三大目标，即“到得了”、“转得起”和“传得到”。“嫦娥一号”从起飞到进入目标轨道将多次经过中国上空。如地理位置和天气条件允许，人们有可能用肉眼观测到现代“嫦娥奔月”的情景。
要实现工程的技术领先，就必须要有所创新。在科学研究的征程上，每一个微小的创新都有可能带来连锁性的技术难点。孙家栋组织技术人员反复分析论证，下决心要攻克工程目标中出现的技术难点。中国航天人正在克服困难、攻克难关，正在坚定地按照自己的步伐向国际航天新时代迈进。
我国探月工程的实施，实现了高起点、有特色、有创新的设计目标，为开展航天国际合作搭建了新的平台，必将有力地推动我国航天领域的国际合作。在世界掀起新一轮月球探测高潮之际，探月的跨国界合作与交流，为我国在这一领域开展国际合作提供了广阔前景。我国可以利用这一平台开展多层次、多渠道的国际合作，加快我国空间科学和空间技术的发展。
人类登月的艰辛历程
孙家栋在研究月球的同时，不仅自己安排了大量时间了解国外登月的事例，而且多次向大家提出要多了解一些国外发展的动向，要求相关技术人员深入分析国外在探月、登月方面的成功经验和失败教训，通过对国外情况的了解增加自我的感性认识。
我国虽然是世界上最早对月球的运行进行科学观测和记录的国家之一，但现在已经远远落后于发达国家。根据从河南安阳出土的文物记载，在公元前14世纪，中国殷朝甲骨文中已有日食和月食的常规记录。明代以前，中国对日月运行的观测、研究和认识达到了很高的水平，发明了一系列精巧的天文观测仪器，以日月运行规律为基础编制出来的历法，曾经一直领先于世界水平。明代中叶以后，欧洲科技的发展突飞猛进，对月球的科学认知水平很快就有了超越，从对月的远距离观测逐步走向全面的科学探索。
国外登月历程虽然有许多趣闻逸事，但更多的是艰辛与不幸。
人类对月球的探测始于20世纪50年代末。当时美苏两个航天大国出于争夺空间的霸权目的，展开了以月球探测为核心的空间竞赛。
1961年5月，美国宣布“在60年代结束之前人类将登上月球，而且要让上去月球的人平安返回地面”，为了完成“阿波罗”登月计划，在18年时间内，美国耗用资金高达250亿美元，先后参加登月计划的人员多达400余万人，其中仅工程技术专家就有1200余名，参加研制的有2万多家工厂、100多所大学。
在其后的十余年里，美苏两国共成功发射了45个月球探测器，美国曾经先后6次将人类送上月球。
然而，人类在探索月球的道路上，虽然取得了辉煌成就，但探月之路并不是一帆风顺，不论是美国还是苏联，他们在探月、登月的道路上都充满着艰辛。
1967年1月27日，阿波罗14号飞船在飞行中突起大火，3名美国宇航员在飞船内被无情的大火夺去了生命。
1967年4月24日，苏联出于政治目的，为了急于向“五一”献礼，在匆忙之中发射了“联盟一号”飞船。然而，在飞船返回即将回归大地时由于减速用的主降落伞没能打开，回收舱落地后航天员被摔得粉身碎骨。
1969年7月，“阿波罗11号”实现了人类登月之梦，月球上留下了12名美国宇航员的足迹。这些活动显示了科学的力量，推动了航天技术的发展，促进了人类对月球的认识。
“阿波罗11号”登月道路也并非平坦，可以说是险象环生。从发射到返回竟有6次惊心动魄的险情。第一个险情发生在飞船起飞前4小时，当时发射场已经进入倒计时发射程序，而矗立在发射台上运送“阿波罗11号”飞船的“土星5型”火箭却出现了燃料泄漏，宇航员对此毫不知晓，所幸泄漏问题得到了解决，火箭终于点火起飞了。第二个险情发生在火箭升空后的48小时，这时的飞船已经安全飞行了20万英里。然而却出现了一个意外现象，宇航员在飞船内看到外面有一个不明飞行物尾随着飞船时隐时现，并且还发现舱内似乎也有神秘的闪光。在没有空气的太空中，飞船出现任何泄漏都会发生灾难。当地面控制中心了解了这一情况后告知，这种现象应该是高速重粒子，幸运的“阿波罗11号”没有被重粒子的轰击所破坏。第三个险情发生在飞船进入环月轨道，飞船即将着陆月球的时刻，飞船上的计算机突然出现乱码，接着死机而停止显示。紧急检查后认为是着陆传感器获取的信息超过了飞船计算机的内存，超量信息阻塞了计算机所致。这一问题得以解决，飞船才开始降落。然而，第四个险情又悄悄降临。这时显示器上出现发动机燃料严重不足的指示，表明登月舱的燃料只能支持30秒，如果按照往返数量计算，宇航员必须在15秒内登月。而正常情况宇航员完成降落至少需要10分钟，所以宇航员决定立即紧急降落，登月舱得到了安全着陆。第五个险情发生在宇航员准备历史性月球漫步的那一刻，登月舱的舱门竟然无法打开，原来是由于内外压差所置，当宇航员平衡了压力才把舱门打开。然而第六个险情却差点把宇航员留在月球而永远回不到地球。宇航员完成了2小时的月球行走后，偶然在月球的尘埃中发现了一个类似登月舱内电路开关的断裂头。经查，是臃肿的宇航服在狭小的登月舱内刮断了启动发动机的一个重要的电路开关。如果没有这个开关，宇航员将有可能会永远留在月球上。聪明的宇航员使用一支笔头没有金属的圆珠笔接好了电路，成功地使发动机点了火，登月舱具有历史意义地离开了月球回返地球。
７月22日下午１时56分，阿姆斯特朗奉命指挥“阿波罗11号”飞船指令舱离开月球轨道，踏上返回地球的旅途。7月25日凌晨1时50分，“阿波罗11号”飞船指挥舱载着三名航天英雄平安溅落在太平洋中部海面，人类首次登月宣告圆满结束。尼克松总统在白宫举行盛宴欢迎他们凯旋归来，他们所到之处充满了鲜花、鼓声……
美国1969年7月，“阿波罗11号”飞船实现了人类登月之梦，这是迄今为止人类在月球探测中取得的最辉煌的成就。
1976年以后，苏联停止了月球探测计划。接着，美国也停止了探月计划。至此，两个超级大国历时十多年的探月竞赛以美国领先而告结束。又过了近二十年，随着冷战年代的结束，学者们逐步披露出一些探月竞赛鲜为人知的秘闻。
1989年11月，美国麻省理工学院和加州理工学院的六位教授访苏联时，在莫斯科航空学院，亲眼看到了当年匆忙研制出来的登月舱，看到了用于把两名航天员从月球送回地球的飞船。莫斯科航空学院的主人在沉默近二十年后，坦率地向客人说：“这些是为了抢在阿波罗登月之前而研制的，苏联原计划于1968年12月实现载人绕月飞行，但1968年12月初，‘阿波罗8号’抢先实现了绕月飞行，苏联终止了这次绕月活动。1969年7月21日，美国‘阿波罗11号’又率先登月成功。这时，苏联火箭不幸连续发生事故，便确定停止探月活动，出于政治上的原因，这段秘史被一直保密隐藏。”
然而，近十几年来，随着航天科技的飞速发展和人类对月球认识的逐渐深入，人们意识到月球上蕴涵的丰富资源将会对人类的未来发展起到重要作用，在20世纪末，月球探测经过30年的平静之后又一次升温，进入新一轮的热潮。
1986年，美国提出要重返月球、建立月球基地的设想，并在1994年和1998年分别发射了两个探测器。1998年1月发射的以绘制月球表面地形图、分析月球地质结构和寻找月球存在冰或水证据等为目的“月球勘探者”号探测器，于1999年7月完成使命。2004年1月14日，美国总统布什在关于美国载人太空探索政策的演讲中，提出了美国重返月球计划。2006年4月又提出一项撞击月球南极的计划，希望能成功找到月球存在水的证据，以利未来宇航员登陆月球并建立长期基地。计划于2008年10月发射“月球环形山观测与感知卫星”来撞击月球。
对欧洲来说，继2006年9月3日第一个月球探测器“智能一号”圆满完成撞击月球使命后，欧洲还计划未来让宇航员登陆月球并分阶段建立月球基地。欧洲还制定了进行月球和火星探测的“曙光女神”计划，印度也公布了“月球初航”探测计划。
目前，俄罗斯、印度和日本等国也在按照自己所制定的探月方案进行紧锣密鼓的准备。
这新的一轮探月热潮必将会掀起了一场国际间的竞争与合作，没有科学技术实力，就没有资格参加真正意义的航天国际合作。我国开展月球探测，可为未来开发月球资源奠定必要的物质技术基础，一旦时机成熟，我国就能直接或间接地参与国际月球资源开发活动，与世界航天同步推进，赶上或超过世界先进水平。
“嫦娥一号”等待发射
孙家栋、栾恩杰和欧阳自远作为探月工程“三巨头”，他们深知自己在工程中所扮演的角色。正如2006年他们在中央电视台演播室与广大电视观众见面时，电视主持人向观众作的形象介绍：“今天我来介绍一下现在请到演播室的三位嘉宾，他们是中国探月工程最具核心的三位负责人。左边的这位是绕月探测工程总指挥栾恩杰，中间这位是绕月探测工程总设计师孙家栋院士，右边这位是绕月探测工程应用科学首席科学家欧阳自远院士。他们三位所承担的工作，形象地说就是，总指挥管的是绕月工程要做什么？总设计师管的是怎么做？而欧阳院士管的是为什么要做。”
他们非常关注航天事业未来发展的前瞻战略，在航天技术对现代科学带动作用下，使探月工程以期实现工程目标与科学目标并重的国家战略。他们按照自己肩上所承担的责任，只要有时间他们就会在一起畅谈，在一起探讨，在一起互相启发。他们的畅谈往往能够撞击出意想不到的火花。很多时候他们也深入研究议论国外登月的情况，他们要把眼光瞄向当今的发展水平，虽然起步晚，但确立的科学目标不能低，中国首次月球探测的成果起码相当于本世纪初美国所得到结果的进一步拓展。
作为科学技术的发展，航天队伍按照国家确立的目标稳步前进，但是对我国亿万百姓来说，为什么要探索月球？人类登月目的与意义是什么？花那么多钱到月球可以获得什么？研究月球对于地球上的人类究竟有什么关系？诸如此类的问题必然会引起他们的好奇和关注。不仅如此，在中国教育界、科学界也都对探索月球表示出了极大的热情和兴趣。
孙家栋和栾恩杰、欧阳自远认为，利用这个机会展开一些必要的宣传不仅能够起到全民科学普及、增强人们对航天爱好的效果，而且可以以探月为契机，获得全国人民的支持，从而推动航天产业的发展。他们做了专题研究后，发布了下列七条言简意赅的解释：
首先，出于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》）中规定，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，主要航天国家和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。
第二，月球是人类研究宇宙和地球本身的最佳平台。科学家认为，通过利用月面上没有人为改造和破坏的某些本来面目研究月球，了解月球的成因、演变和构造等诸方面的信息，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。
第三，月球是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。
第四，为开发利用月球资源做准备。据探测，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，具有丰富的氧、铁、镁、钙、硅、钛、钠、钾、锰等物质，初步估计共含有8万亿吨铁。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年的电量需要。
第五，促进深空探测。月球表面的引力只有地球表面的六分之一，因此，航天器从月球上起飞，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。还可以用月球作中转站，为过往的航天器进行检修和补充燃料。
第六，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。
第七，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。如美国研制和发射“阿波罗”号载人飞船时，就产生了3000多项专利，带动了高新技术产业的发展，在“阿波罗计划”中，每投入1美元，就会带来5美元的效益。
当然，月球上相当多的状态还属于理论推算或试验预测，真正定性、定量分析尚需要进行实际的科学考查才能得出准确答案，这也是中国开展这项工作的出发点。
月球探测工程是我国航天领域重要的标志性工程，对于凝聚全国人民的精神，推动国民经济的发展，促进科学技术事业的进步，增强我国的综合国力都具有重大的现实意义和深远的历史意义，工程的实施将为我国空间科学和航天技术发展建立新的里程碑，在我国继实现应用卫星、载人航天飞行之后，填补我国在深空探测方面的空白。在空间科学方面，将首次对地球以外的星体和空间环境进行近距离和接触式探测，使我国对于空间科学的认识大大深化。在航天技术方面，将逐步实现多项重大突破，必将为我国在相关研究领域培养出一大批高素质、高水平的人才。
在实施月球探测工程的同时，将带动和促进我国基础科学和高科技的发展，将会促进宇宙学、比较行星学、月球科学、地球与行星科学、太阳系演化学、空间天文学、空间物理学、空间材料科学、空间天气与空间环境科学等的创新和发展，这些学科的进展又将带动更多的基础学科交叉、渗透与共同发展。工程是一项多学科高技术集成的系统工程，实施这样的战略工程将推进航天工程系统集成、深空测控通信、新型运载火箭和航天发射等航天技术跨越式发展，带动信息技术、新能源技术、新材料技术、微机电技术、遥感科学等高新技术的发展。通过实施月球探测工程，对我国航天领域开展国际合作将是一个推动，在世界掀起新一轮月球探测高潮之际，为我国在探月的跨国界合作与交流领域开展国际合作提供了广阔的空间，将会促进多层次、多渠道国际合作的步伐。
各国的探测计划虽然有早有晚，但所装置的仪器却根据自己的情况各有千秋。如欧洲的探月计划侧重于验证航天技术和星上搭载仪器，日本则专注于研究月球内部构造的演化和形成，我国的“嫦娥工程”则重点研究月球资源分布，印度的探测任务与我国相近，但任务范围则相对较小。由于探测任务的侧重点不同，中国探测器与欧洲航天局和日本的探测器所配备的科学仪器也有很大的不同。
孙家栋组织相关人员认真分析了国外探月活动的经验教训，使他所领导的专家和技术队伍胸中更加有底，更加信心十足，虽然地月之间距离遥远以及迄今尚未进行过月球探测活动等因素，但中国的月球探测工程将更多地采用目前世界上最成熟的技术。虽然许多技术问题还需要进一步试验和攻关，但经过专家们的多方论证的结果是：中国的探月工程不论是总体还是各系统、各分系统、子系统都已不存在“颠覆性”的技术问题。
根据国家统计局发布的关于2005年GDP初步核实数据的公告，中国2005年GDP现价总量为18万亿元人民币，国家经济实力的增强促进了航天的发展，首期绕月探测的总经费大约为14亿元人民币，据推算，相当于在北京修建约两公里地铁所需的费用，所以，开展探月工程需要的资金既不是天文数字，也不会拖国家建设的后腿。
孙家栋认为：中国目前已具备拓展航天活动领域的基本条件和需求，开展以月球探测为起点的深空探测是必然选择。过去我们的航天活动都是围绕地球做文章，现在月球探测则拉开了中国深空探测的帷幕。国家决定上马月球探测工程，我们将充分利用成熟技术，大胆采用我们已经具备的当代高新技术，尽可能用最少的投资，在最快的时间里，“快、好、省”地获得月球探测第一手资料，将为后续更加深入的探测积累经验、创造条件。随着月球探测各期工程的分步实施，中国将逐步突破绕月探测关键技术、月球软着陆及自动巡视勘察技术、月球自动采样及地月往返技术，研制和发射月球探测卫星、月球软着陆器和月球车、月球采样返回器，建立并逐步健全月球探测航天工程系统，为未来的深空探测活动奠定技术基础。国家批准工程立项后，探月卫星在远地轨道的控制、紫外遥感月球、接近月球时的减速“刹车”等月球探测关键技术难题，也一定会逐项得到解决。
随着时间的飞快推进，探月工程在稳步进行，在孙家栋的领导之下，总体技术的难关逐项得到了攻克，每一步艰辛后面都显现出了可喜的成果。国防科工委适时召开工作会议，总结、检查、部署工作。
2005年1月，国防科工委在北京召开了绕月探测工程第二次工作会议，绕月探测工程五大系统二百余名代表参加了会议。会议要求全体人员，应以高度的政治责任感、使命感抓好这一具有战略意义的工程，在工程实施过程中，每一个承担研制的单位都应以大局为重，树立大局意识，加强工程组织领导，完善系统工程管理。实施月球探测工程是中国向深空探测迈出的第一步，应充分认识到工程的艰巨性、复杂性，下大力气做好技术攻关。在研制过程中，以质量和可靠性作为中心环节，以质量促进度、保成功。航天探测是高技术、高效益，同时也是高投入、高风险的科学活动，积极开展国际合作，是快速提升技术水平、节约投入、分散风险、培养人才的捷径，因此要实施请进来、走出去的战略，推进航天领域的国际交流与合作。最后应通过探月工程的实施培养一批勇于探索的年轻的高科技人才。
2006年3月24日，国防科工委在北京召开了绕月探测工程第三次工作会暨决战动员会。会议提出，2006年将是中国绕月探测工程的决战年，工程五大系统在本年内要具备执行发射任务的能力，要求工程各系统和各参研单位以决战的姿态做好今年各项工作，采取各种有力措施，确保工程每一个细节设计正确、生产规范、验证全面。要求全系统所有研制、生产和建设人员抖擞精神，严细慎实，努力铺就“嫦娥”飞天路。会上，国防科工委向绕月探测工程五大系统的总指挥、总设计师颁发责任书，并对工程初样研制建设阶段先进个人予以表彰。
随着探月工程各系统按计划进度纷纷完成了任务，探月工程已经接近卫星发射的关键时刻。就在此时，国防科工委于2006年11月18日在北京召开了绕月探测工程五大系统的总指挥、总设计师年度两总扩大会议，孙家栋参加会议并在会上讲话强调：“探月工程已经到决战的总攻阶段，设计质量、各种配套产品质量必须严格按照要求进行逐项检查，各个环节的工作绝对不能放松，使设计、生产全部做到百分之百的可靠。越是到了发射的关键时刻越是不能掉以轻心、不能松懈、不能麻痹，除此之外，还要把各个系统的查漏、补遗工作抓好，必须认真地把这些工作落到实处！”
当今世界，航天方面的竞争还是非常激烈的。谁占有这个优势，谁就占有了主动权。
孙家栋充满信心地表述了自己的观点：“中国航天经过几十年的迅速发展，已建立起一套非常完整的系统，为‘嫦娥’工程奠定了充分的技术、物质、人才和管理基础。”
对中国航天充满深情的孙家栋表示：“开展月球探测工程，是中国启动深空探索活动的一条可行、便捷之路。我们一定能够圆满完成‘绕、落、回’各个阶段的月球探测任务，为中国乃至整个人类积累一笔宝贵的财富。”
探月卫星发射前夕，孙家栋认为：当前国际形势对我们有利。怎么样用我们自己的智慧，用自己的能力把我们中国的航天事业发展得更快，这是非常重要的一件事情，当前也确实是一个很难得的机遇。
自前苏联1957年发射了第一颗人造地球卫星以来，到目前已有30多个国家将8000多颗卫星送上太空，每天有2000多颗卫星在环绕地球运行。俄罗斯航天理论家齐奥尔科夫斯基早在1903年就曾断言：“地球是人类的摇篮，但人类不可能总是生活在摇篮里。”1961年前苏联宇航员加加林冲出地球进入太空后，共有350多人尝试了太空飞行，其中也包括中国的杨利伟、费俊龙、聂海胜三人。四十多年来，航天技术快速发展，高技术、新成就不断相互促进、相互推动，各种卫星、航天器及其应用系统已经成为各国经济发展不可或缺的设施。人类已经尝试把生活领域和生存空间扩展到了地球以外的近地空间。
中国航天经过几十年的发展和几代人的奋斗，在科学技术和人才等方面积累了丰富的经验，为“嫦娥工程”的实施奠定了坚实的基础。随着我国综合国力的持续增强，为“嫦娥工程”的实施提供了有利保证。同时，我国航天技术的飞速发展和一大批科学家的不懈努力，使酝酿了十年之久的探月计划变得切实可行。
“嫦娥一号”探月卫星等待发射……
探月，中国开拓天疆的探索正在一步步实现。全国人民期待着，全世界爱科学、爱和平的人们期待着……
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