月球探测工程系统

月球探测工程是一项极其复杂的系统工程。它需要多个航天工程大系统相互配合，完成各自的任务，最终才能顺利实施探测任务。月球探测工程一般由五大系统组成：月球探测器系统、运载火箭系统、地面测控通信系统、发射场系统和地面应用系统。对于采样返回任务，还需增加着陆回收系统。

月球探测器系统

月球探测器系统是完成最终科学探测任务的载体。它携带各种科学仪器飞到月球附近或在月面着陆，为科学仪器提供必要的姿态保证、安装位置、视野、能源、温度环境、数据管理等条件，并把探测数据传送回地球，或把在月面采集的月球样品携带回地球。

月球探测器系统可由多个探测器组成，分别完成不同的探测任务。在人类已实现的无人月球探测中，有绕月探测器、着陆探测器、月面巡视探测器、月面采样返回探测器等，对于不同的探测用途，探测器的构型及分系统设计也各不相同。载人月球探测的探测器相对比较复杂，为保证宇航员的安全，一般包括轨道舱、指令舱、着陆舱等几个组成部分，以确保宇航员安全地完成探测任务。

运载火箭系统

运载火箭系统是把探测器送离地球表面的工具。负责把探测器从地球表面发射到一定的轨道高度，提供大于第一宇宙速度的速度增量，使探测器绕地球飞行或飞向月球和更远的太空。

目前人类用于发射月球探测的运载火箭有很多种，包括美国的宇宙神系列运载火箭，苏联的联盟系列等，其中最著名的美国“阿波罗计划”的运载火箭“土星5号”，是世界上至今为止运载能力最大的火箭。为实现探测器脱离地球轨道飞向月球，相对发射地球轨道航天器需要更大的推力，因此对运载火箭提出了更高要求。

地面测控通信系统

地面测控通信系统是探测器和地球之间的信息桥梁。负责完成运载火箭及探测器的跟踪、遥测、遥控和数据传输等任务。包括探测器的飞行轨道测量与预报、探测器上各种设备的状态参量遥测，和通过地面发送指令对探测器进行任务操作等。同时，地面测控通信系统还可完成探测器探测数据的接收等任务。通过地面测控通信系统，科技工作者了解探测器的飞行轨道、飞行状态，检测探测器的健康情况，对它发出各种控制指令以完成预定的任务。同时，探测器探测到的科学数据，经地面测控通信系统传输到地球，包括图片、影像、探测数据等，供科学家进一步分析研究。

由于月球与地球的距离（约38万千米）远大于一般人造地球卫星与地球的距离（最大约3.6万千米），无线电信号在空间传输的衰减增强，必须加大信号的发射功率。因此，对地面测控通信系统的要求远高于地球轨道航天器的测控通信系统。为实现月球探测，国外普遍建立了大规模的地面天线站，配备口径为34米、64米、70米等大型天线，如美国的深空网、苏联的深空站、欧洲空间局的地面测控站等。

发射场系统

发射场系统是最终完成探测器和运载火箭总装测试及发射的场所。发射场的位置、射向对发射轨道的倾角、近地点幅角等参数有一定制约。一般来说，发射场越接近赤道越省能量。

地面应用系统

地面应用系统负责完成探测数据的接收、解译、探测器任务规划、探测数据的科学研究等，是科学家进一步把探测器探测到的信息应用研究的系统。只有通过地面应用系统的研究，才能真正把探测数据转化为科学发现，推动空间科学的发展。

着陆回收系统

对于从月球表面进行月球样品取样返回的探测任务，还需要着陆回收系统，完成返回舱的回收任务。取样返回舱在月面取样后，封存好月球样品，从月面起飞，按照设计的轨道飞回地球，以很高的速度进入地球大气层，经过大气的减速作用和降落伞等减速，降落在地球表面。由于受大气扰动、控制精度等影响，返回舱的落点会与预先计划的落点有一定偏差。因此，需要着陆回收系统，根据返回舱发出的无线电信号进行搜索，并尽快把返回舱中的样品取出，运送到实验室，以供进一步的科学研究。