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。为确保探测成功并能稳定地发回数据，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所出现的技术难点。中国航天人正在克服困难、攻克难关，正在坚定地按照自已的步伐向国际航天新时代迈进。
中国探月工程虽然比美国、俄罗斯晚了四十多年，但要在科学上走出中国的创新特色，深化人类对月球的认识，为详细探测和资源开发打好基础，要有所创新，起码要接近或达到目前国际领先水平，同时使成果在国民经济各个领域逐步得到应用。
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。
人类登月辛酸泪
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。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了艰辛。
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开始，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”登月道路并非平坦，简直是险象环生。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5B”火箭却出现了燃料泄漏，而宇航员却对此毫不知晓，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，飞船出现任何泄露都会发生灾难。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，飞船即将着陆月球那一刻，飞船上的计算机突然出现乱码，接着死机而停止显示。紧急检査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至。这一问题得以解决，飞船开始降落。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致，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。经査，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返回地球。
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50分，“阿波罗11号”飞船指挥舱载着3名航天英雄平安降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3位航天英雄凯旋，3名宇航员所到之处充满了鲜花、鼓声……
1969年7月，美国“阿波罗11号”飞船实现了人类登月之梦，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。
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含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7jC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。新的一轮探月热潮必将会掀起一场国际竞争与合作，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。
