第一阶段的月球探测卫星工程系统是由月球探测卫星、运载火箭、发射场、测控和地面应用等五大系统组成。

　　（1）月球探测卫星系统

　　嫦娥一号是月球探测卫星工程系统中最重要的一环，由中国空间技术研究院负责研制。该月球探测卫星选用东方红三号卫星平台，总质量2350千克，设计寿命一年。该星体尺寸为2000毫米×1720毫米×2200毫米，并充分继承资源一号、二号等地球卫星的现有成熟技术和产品，进行适应性改造。所谓适应性改造就是在继承上的创新，突破一批关键技术。例如，三维定向技术，即卫星的太阳能电池翼、遥感器和传输信息的天线分别要时刻对准太阳、月亮、地球。另外，在月球探测卫星的轨道设计和紫外月平仪的研制等方面，也都开展技术攻关。它采用三轴稳定方式，对月定向工作，将运行在距月球表面200千米的圆形极轨道上。

　　为了实现探月的四大科学目标，嫦娥一号上载有6套24件130千克月球探测仪器，其中包括CCD立体相机、激光高度计、成像光谱仪、γ/X射线谱仪、微波探测仪、太阳风离子探测器等。其中CCD立体相机是拍摄全月面三维影像的专用相机，在我国首次使用；成像光谱仪用于获取月面光波图谱；γ/X射线谱仪用于探测月球表面元素；微波探测仪除用于获取月壤的厚度信息之外，还能够给出月球背面的亮度温度图和月球两极地面的信息。

　　从发射到进入环月工作轨道，嫦娥一号奔月要转几次路线，飞行时间大约需要10天才能到达月球附近的轨道。整个飞行过程要经历调相轨道、地月转移轨道、月球捕获轨道和环月工作轨道几个阶段。

　　第一阶段的月球探测卫星工程系统是由月球探测卫星、运载火箭、发射场、测控和地面应用等五大系统组成。

　　（2）运载火箭系统

　　嫦娥一号选用长征三号甲发射，由中国运载火箭技术研究院负责研制。该火箭全长52.52米，最大直径3.35米，地球同步转移轨道运载能力为2600千克，已有10多次全胜发射记录。

　　根据设计，月球探测器的运行轨道为近地点200千米、远地点5.1万千米，属于大椭圆轨道，必须要求火箭能够精确地将探测器送入预定轨道，才能准确完成预定的探测任务。为了满足探月卫星的特殊要求，对长征三号甲火箭控制系统增加了单机和线路的备份，确保火箭飞行过程中不出现任何偏差，万无一失。

　　选择长征三号甲主要考虑到它是“长征”系列火箭家族中发射成功率最高的成员之一。由于该火箭拥有更灵活先进的控制系统，可以在星箭分离前对有效载荷进行大姿态调姿定向，并提供可调整的卫星起旋速率，因而具有很强的适应性。

　　因为地球和月球之间的运动，嫦娥一号发射时间是择机确定的，要考虑到光照、太阳入射角、测控条件以及轨道限制等因素，一个月当中只有35分钟适宜发射的“窗口期”，也就是说，错过这35分钟也就意味着错过了一个月，将不得不等到下个月再发射。所以，嫦娥一号将在其发射窗口到来的前三天发射，按计划，嫦娥一号发射后将绕地球运转3圈，做加速运动，这3圈时间分别是16、24和48小时，之后将奔月而去，并在抵达月球前‘急刹车’，而它进入绕月轨道后，仍将围绕月球极地轨道转三圈，稍做调整才进入预定工作轨道，从发射到正式工作需要花费近半个月的时间。

　　嫦娥一号从起飞到进入目标轨道的飞行过程中将多次经过中国上空。如果地理位置、天气条件允许的话，人们有可能用肉眼观测到现代“嫦娥”奔月的情景。

　　（3）发射场系统

　　发射场系统由西昌卫星发射中心负责建设，选在西昌卫星发射中心，改建一系列的发射工位。

　　（4）测控系统

　　它由西安卫星测控中心和总装测通所负责建设。由于旅途遥远，所以测控系统尤为重要。其测控系统以我国现有的S频段航天测控网为主，辅以甚长基线干涉仪（VLBI）天文测量系统组成，并进行必要的适应性改造。

　　（5）地面应用系统

　　该系统由中科院空间科学与应用研究中心负责研制和建设，由数据接收、运行管理、数据预处理、数据管理、科学应用与研究五个分系统组成。

　　以前，我国在上海佘山和乌鲁木齐分别拥有一个直径25米的天线，它们只能有4~6个小时可以用来接收卫星上的信息。为了嫦娥一号计划的顺利实施，我国又在北京和昆明分别设两个直径为50米（国内最大的）和40米的天线。这样在我国的国土上，可用4个天线交叉干涉对近40万千米远的嫦娥一号进行测控，并为应对外界的干扰因素、意外因素，留有应急的能量。（原载于《太空探索》）