嫦娥工程的三期工程——採樣返回

    嫦娥工程的三期工程是要完成月球表面採樣返回。著陸器將攜帶探測儀器開展探測區月貌和物質調查，進行月基空間環境和空間天氣探測，獲取探測區的背景資料，並選擇合適地點進行鑽孔採樣和選擇性機械臂採樣。採樣後返回艙在月面起飛，將月球樣品運送回地球，供實驗室作進一步的系統分析和研究。月球探測三期工程的實施將深化對月壤、月殼和月球形成和演化的認識，併為月球探測後續工程提供數據支持。三期工程將是在二期工程基礎上的一個騰飛，也是後續載人登月工程的一個起點。

月球探測三期工程主要包括以下5個科學目標：

    （1） 探測區月貌與月質背景的調查與研究

    利用著陸器機器人攜帶的原位探測分析儀器，獲取探測區形貌信息，實測月表選定區域的礦物化學成分和物理特性，分析探測區月質構造背景，為樣品研究提供系統的區域背景資料，並建立起實驗室數據與月表就位探測數據之間的聯絡，深化和擴展月球探測數據的研究。探測區月貌與月質背景的調查與研究任務主要內容包括：
1）探測區的月表形貌探測與月質構造分析；
2）探測區的月壤特性、結構與厚度以及月球岩石層淺部（1～3 km ）的結構探測；
3）探測區礦物/化學組成的就位分析。

月球自動採樣返回探測器在月球表面自動採取月球樣品

    （2）月壤和月岩樣品的採集並返回地面

    月球表面覆蓋了一層月壤。月壤包含了各種月球岩石和礦物碎屑，並記錄了月表遭受撞擊和太陽活動歷史；月球岩石和礦物是研究月球資源、物質組成與形成演化的主要信息來源。採集月壤剖面樣品和月球岩石樣品，對月表資源調查、月球物質組成、月球物理研究和月球表面過程及太陽活動歷史等方面都具有重要意義。月壤岩芯明岩樣品的採集並返回地面的任務主要內容包括：
1）在區域形貌和月質學調查的基礎上，利用著陸器上的鑽孔採樣裝置鑽取月壤岩芯；
2）利用著陸器上的機械臂採集月岩／月壤樣品；
3）在現場成分分析的基礎上，採樣裝置選擇採集月球樣品；
4) 著陸器和月球車都進行選擇性採樣，月球車可在更多區域選擇採集多類型樣品，最後送回返回艙。

月球自動採樣返回探測器返回艙飛離月球，向地球飛行

    （3）月壤與月岩樣品的實驗室系統研究與某些重要資源利用前景的評估

    月壤與月岩樣品的實驗室系統研究與某些重要資源利用前景的評估任務主要內容包括：
1）對返回地球的月球樣品，組織全國各相關領域的實驗室進行系統研究，如物質成分（岩石、礦物、化學組成、微量元素、同位素與年齡測定）、物理性質（力學、電學、光學、聲學、磁學等）、材料科學、核科學等相關學科的實驗室分析研究；
2）月球蘊含豐富的能源和礦産資源，進行重要資源利用前景的的評估，是人類利用月球資源的前導性工作，可以為月球資源的開發利用以及人類未來月球基地建設進行必要的準備；根據月球蘊含資源的特徵，測定月球樣品中He-3、H 、鈦鐵礦等重要資源的含量，研究其賦存形式；
3）開展He-3等太陽風粒子的吸附機理和鈦鐵礦富集成礦的成因機理研究；
4）開展He-3 、H 等氣體資源提取的實驗室模擬研究。

太空美術──月球自動採樣返回探測器返回艙攜帶月球樣品飛臨地球上空.

    （4）月壤和月殼的形成與演化研究

    月壤的形成是月球表面最重要的過程之一，是研究大時間尺度太陽活動的窗口。月球演化在31 億年前基本停止，因此月表岩石和礦物的形成與演化可反映月殼早期發展歷史；月球表面撞擊坑的大小、分佈、密度與年齡記錄了小天體撞擊月球的完整歷史，是對比研究地球早期演化和災變事件的最佳信息載體。

太空美術──月球自動採樣返回探測器返回艙穿越大氣層

（5）月基空間環境和空間天氣探測

    太陽活動是誘發空間環境與空間天氣變化的主要因素，對人類的航天等活動有重大影響。在月球探測三期工程中空間環境與空間天氣探測包括以下內容:
1）空間環境探測器
記錄宇宙線、太陽高能粒子和低能粒子的通量和能譜，分析與研究太陽活動和地月空間環境的變化；探測太陽風的成分與通量，為月壤成熟度和氦－3 資源量的估算提供依據。
2）甚低頻射電觀測
在月面安置由兩個天線單元組成的甚低頻干涉觀測陣，長期進行太陽和行星際空間的成圖和時變研究，建立世界上第一個能夠觀測甚低頻電磁輻射的長久設施。