由于落月探測要突破月球軟著陸、自動巡視勘察、深空測控通信和長月夜生存等一系列關(guān)鍵技術(shù)，技術(shù)跨度和實施難度較大，為此，經(jīng)過我國專家反復論證后決定，為了降低落月探測的風險，在發(fā)射中國首個落月探測器嫦娥三號之前，先于2010年10月1日用長征三號丙火箭發(fā)射嫦娥二號繞月探測器。它運行在距月球表面約100千米高的極軌道上，設(shè)計壽命半年，分辨率7米。

嫦娥二號進行太陽電池翼光照試驗

嫦娥二號原來是嫦娥一號的替補，但由于嫦娥一號表現(xiàn)出色，所以就將嫦娥二號改作我國探月二期工程的技術(shù)先導星，用于試驗嫦娥三號的部分關(guān)鍵技術(shù)，積累相關(guān)經(jīng)驗，降低探月工程二期的技術(shù)風險，并在嫦娥一號任務(wù)的基礎(chǔ)上深入開展月球科學探測和研究。

它主要完成兩大任務(wù)，一是對新技術(shù)進行試驗驗證，對未來的預選著陸區(qū)進行高分辨率成像；二是獲得更加豐富和準確的探測數(shù)據(jù)，深化對月球的科學認知。與嫦娥一號相比，嫦娥二號實現(xiàn)了以下六個方面的技術(shù)突破：

一是突破了用運載火箭直接把嫦娥二號發(fā)射至奔月軌道。相比嫦娥一號先發(fā)射到地球附近的調(diào)相過渡軌道，再經(jīng)過多次調(diào)整進入奔月軌道，嫦娥二號不僅節(jié)省了7天時間的飛行時間，而且能充分利用運載火箭的能力來分擔了嫦娥二號的燃料消耗，使嫦娥二號能執(zhí)行更多的任務(wù)、工作壽命更長。

嫦蛾二號奔月軌道

二是首次試驗了X頻道深空測控技術(shù)，初步驗證了深空測控體制。在嫦娥二號上搭載了X頻段應答機，驗證了X頻段測控體制，為嫦娥三號月球著陸器任務(wù)積累了工程經(jīng)驗。相比嫦娥一號使用的S頻段，用X頻段進行深空通信具有傳輸速度高、信號衰減小和負載數(shù)據(jù)多等優(yōu)點，遠距離通信效果更好，并可用更小的設(shè)備、更低的功率傳輸更多的數(shù)據(jù)，為以后的深空通信打下了基礎(chǔ)。

三是首次驗證了100千米月球軌道捕獲技術(shù)。嫦娥二號選擇了與未來嫦娥三號任務(wù)相似的100千米月球捕獲軌道，為嫦娥三號任務(wù)探索了技術(shù)途徑。嫦娥一號是在距月面200千米處被月球捕獲的，嫦娥二號距月面高度較嫦娥一號低50%，所以大大提高了對嫦娥二號制動控制精度的要求。嫦娥二號于2010年10月6日在距月面100千米處成功進行了首次近月制動，進入月球軌道。

四是首次驗證了近月點15千米、遠月點100千米軌道機動與快速測定軌技術(shù)。2010年10月26日，嫦娥二號由100千米高的圓形繞月軌道變?yōu)榻曼c15千米、遠月點100千米的橢圓形繞月軌道，目的是在運行至近月點15千米時拍攝分辨率優(yōu)于1.5米的虹灣預選著陸區(qū)圖像。這樣的軌道調(diào)整風險很高,搞不好容易撞月，因為月球不均勻的質(zhì)量分布，且最高的山脈高度達到10千米,所以對嫦娥二號衛(wèi)星的軌道控制精度要求非常高。嫦娥二號很好地完成了這一變軌任務(wù)，并于2010年10月29日重新返回100千米的繞月軌道，繼續(xù)開展科學探測。

嫦娥二號通過“俯沖”對嫦娥三號預選著陸區(qū)進行高分辨率成像

五是首次試驗了降落相機、監(jiān)視相機、低密度校驗碼遙測信道編碼和高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)燃夹g(shù)。它用1臺降落相機實時對預選著陸區(qū)進行了拍照，這一技術(shù)將用于此后拍攝嫦娥三號月球著陸探測器的軟著陸過程，以便嫦娥三號自主避開不適于降落的地點。三臺監(jiān)視相機分別用于監(jiān)視490牛發(fā)動機、定向天線及太陽電池翼的工作情況。

嫦蛾二號上的小型監(jiān)視相機拍攝的自身的太陽電池板和地球

六是對嫦娥三號預選著陸區(qū)進行了高分辨率成像試驗。嫦娥二號在近月點15千米、遠月點100千米軌道運行時，用其所攜帶的新型CCD立體相機對嫦娥三號預選著陸區(qū)進行了優(yōu)于1.5米的高分辨率成像試驗，從而定量評估了預選著陸區(qū)的特性，提高了嫦娥三號著陸的安全性。嫦娥二號在100千米極圓軌道運行時，其新型CCD立體相機對全月面進行優(yōu)于10米分辨率的成像，使我國獲得了比嫦娥一號更有科學價值的月面三維圖像。

嫦娥二號拍攝的月面虹灣局部影像圖

2010年11月8日，我國首次公布了嫦娥二號傳回的嫦娥三號預選著陸區(qū)月面虹灣區(qū)域局部影像圖，標志著嫦娥二號工程任務(wù)取得圓滿成功。2011年4月1日，嫦娥二號月球探測器半年設(shè)計壽命期滿。此后，它開展了三項拓展試驗：一是在已獲取99.9%月球圖像的基礎(chǔ)上，補全了月球南北兩極漏拍點，獲得了世界最全的高分辨率月球圖；二是用主發(fā)動機降軌至15千米，再次對嫦娥三號預選著陸區(qū)虹灣地區(qū)進行了高清晰度成像，以驗證在月球背面月球軌道器不可監(jiān)測的條件下，導航控制與推進系統(tǒng)協(xié)同能力；三是離開了月球，飛往太陽與地球引力平衡點——拉格朗日2點駐留，進行科學探測。

2011年8月25日，嫦娥二號在世界上首次實現(xiàn)了從月球軌道出發(fā)，受控準確進入日地拉格朗日2點環(huán)繞軌道，使我國成為世界第三個造訪日地拉格朗日2點的國家和組織，還開展了日地空間環(huán)境探測。

嫦娥二號奔向拉格朗日2點環(huán)繞軌道示意圖

2012年6月1日，嫦娥二號又成功變軌，進入飛往小行星的軌道。同年12月13日，嫦娥二號成功飛抵距地球約700萬千米的深空，以10.73千米/秒的相對速度，與圖塔蒂斯小行星由遠及近“擦肩而過”，首次實現(xiàn)了我國對小行星的飛越探測。這不僅是我國首次實現(xiàn)對小行星的飛越式探測，也是世界上首次對圖塔蒂斯小行星進行近距離探測，還使我國成為繼美國、歐洲航天局和日本之后，全球第四個探測小行星的國家。

嫦娥二號拍攝的圖塔蒂斯小行星