2007年10月24日，中国首个空间探测器--嫦娥1号绕月探测器成功发射，拉开了中国空间探测的序幕。
嫦娥1号有5大工程目标:研制和发射中国第1颗绕月探测器;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。为此，要突破绕月探测卫星的关键技术;初步建立中国的深空探测工程大系统;验证有效载荷、数据解译等各项关键技术;初步建立中国深空探测技术研制体系;培养相应的人才队伍。
其还有4大科学目标:获取月球表面三维立体影像;分析月球表面有用元素含量和物质类型的分布特点，探测月球表面有开发利用价值的钛、铁等14种元素的含量和分布;界上首次开展月球表面的微波辐射探测，获取月壤厚度的全月分布特征，研究月表年龄及演化，估算月壤中氦3的分布和资源量;探测地月空间。将记录原始太阳风数据，研究太阳活动对地月空间的影响。上述中的前3项国外未曾进行过或刚开始进行，第4项为中国首次在地球静止轨道以外获取空间数据。
该绕月探测器升空后，于2007年11月20日传回所拍摄的第1幅月面图像，从而竖起了继东方红1号人造地球卫星、神舟5号载人飞船之后，中国航天的第三个里程碑。
嫦娥1号为一个2.22米×1.72米×2.2米的六面长方体，两侧各装有一个大型展开式太阳电池翼，当两侧太阳翼完全展开后，最大跨度可以达到18.1米。其质量2350千克，干质量1150千克，工作寿命1年，运行在距月球表面约200千米高的圆形极轨道上。
它由结构与机构，热控制，供配电，制导、与控制，推进，数据管理，测控数传，定向天线个分系统组成。其中星上有效载荷用于完成对月球的科学探测和试验，其它分系统则为有效载荷的保障系统。这些分系统就像人体的“”一样缺一不可。
结构与机构分系统如同人体的骨架和关节，热控分系统如同人体的皮肤和所穿的外衣，供配电分系统如同人体的血液系统,制导、与控制分系统如同人体的大脑和中枢神经，推进分系统如同人体的腿脚,数据管理分系统是嫦娥1号的总管家，测控和数据传输分系统如同人体的耳朵和嘴，定向天线分系统如同人体的嗓门，有效载荷分系统如同人体的眼睛。
嫦娥1号与人造地球卫星不同，它创造了中国航天器史上多个记录:第1个进入月球轨道的航天器;第1次在飞行中实现8次以上变轨;第1次使用紫外器进行姿态确定的航天器;第1次实现远程测控通信等。它采用了较多新技术，例如，采用了三体定向技术、紫外器等 。
所谓三体定向是指嫦娥1号能同时将其上的科学仪器总是对准月球，太阳电池翼总是对准太阳，定向天线总是对准地球，以便持续拍摄月面照片、持续获得光照、持续把探测结果及时发回地球。为使嫦娥1号上的科学仪器始终对准月球表面进行连续探测，它采取了三轴稳定的姿态控制方式，了星上仪器的一面始终朝向月球，满足遥感的需求。在卫星体姿态固定后，嫦娥1号一是采用了可一维转动的驱动机构，使太阳电池翼像桨轮一样实现360°的转动;二是利用太阳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电池翼获得最佳的太阳入射角，从而为嫦娥1号提供了充足的能源。
紫外器是一种用于测量嫦娥1号对月姿态的光学姿态器，它相对于人造地球卫星上的红外器来说更具有自己的特点。在地球大气层内存在着很稳定的红外辐射，所以人造地球卫星是用红外器探测红外光谱所获得的地球地平信息来控制姿态的。但这种器不能应用于月球探测任务，原因是月球没有大气层，所以没有稳定的红外辐射。研究表明，月球有稳定的紫外辐射。因此，中国用紫外器作为嫦娥1号的“眼睛”来观察月球。
另外，由于月球表面不存在大气层，并且受太阳的影响，所以其表面的温度变化非常大。当有太阳照射时，其月面温度高达约130C°，而它的背阴面此时的温度却是约-180C°。如此大的温差变化对嫦娥1号的温度控制提出了更高的要求。印度月船1号探测器就是因为热控系统出现故障而提前退役了。经过攻关，中国航天专家为嫦娥1号研制了一件能“冬暖夏凉”的特制保温“衣服”，即特殊的新型热控制分系统。它可实现卫星在热的时候能够起到散热的作用，在寒冷的下又能够卫星的温度。尤其是在发生“月食”时，其热控制分系统要能星上所有设备在正常的工作温度范围。
在嫦娥1号上搭载了8种科学仪器:CCD立体相机用于获取月球表面三维立体图像,分辨率120米;激光高度计用于测量月球表面到卫星的高度数据;成像光谱仪、γ射线谱仪、X射线谱仪分别探测用于月球表面不同物质的化学元素;界上首次使用的微波探测仪用于测量月球的微波辐射特征，从而反演月壤的厚度;太阳高能粒子探测器和太阳风离子探测器用于探测从地球至月球的空间。
2008年7月1日，嫦蛾1号完成了全月球影像数据的获取;2008年10月24日，它实现了在轨1年寿命，完成了各项任务。此后，又用嫦娥1号开展了变轨等10余项验证试验。为了给探月二期工程“探”，积累落月过程控制和轨道测定方面的经验，嫦娥1号于2009年3月1日受控撞击了月球丰富海区域，成功完成硬着陆。嫦娥1号累计飞行494天，其中环月482天，比原计划多飞117天;飞行期间经历3次月食;传回1.37TB有效科学探测数据;获取了全月球影像图、月表化学元素分布、月表矿物含量、月壤分布和近月空间等一批科学研究，填补了中国在月球探测领域的空白。
例如，嫦娥1号的CCD立体相机首次实现了月球表面的100%覆盖，使中国制作的“全月球影像图”在几何配准精度、数据的完整性与一致性、图像色调等方面均在国际上处于先进水平;采用嫦娥1号的激光高度计所获数据制作的分辨率为3000米左右的全月球数字高程模型，在精度和分辨率上都达到了国际先进水平，并在此基础上制作出达到国际领先水平的全月球三维立体数字地形图;嫦娥1号的γ射线类重要元素的全月球分布和含量，以及镁、铝、硅、铁、钛5类重要元素的局部区域的分布和含量;通过国际上首次采用的微波探测仪所获数据，推算出月壤平均厚度为5~6米，月壤中的氦3含量约为100万吨;嫦娥1号还获得了太阳高能粒子时空变化图、太阳风离子能谱图和时空变化图等，发现了它们与地球和月表带电粒子之间相互作用过程中的一些独特物理现象;提出了月球岩浆洋结晶年龄为39.2亿年和月球东海盆地倾斜撞击成因的新观点等。
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