“嫦娥六号”将创纪录的从月球背面带回月壤和月岩样本，这项探测任务也是中国更加雄心勃勃的太空探索计划的奠基石。
虽然超级大国号称实现了5次12名航天员成功登月，但是他们对月球背面仍然存在相当广泛的“敬畏”情绪。月球背面被渲染为外星人的基地，甚至美军在二战末期失踪的轰炸机也出现在了月球背面，而百慕大消失的飞机轮船也会鬼使神差的出现在月球背面。甚至变形金刚中塞伯坦星球的首领御天敌，带着能量柱出逃时，飞船也意外坠毁在了月球背面。
为了一窥月背的神秘，“嫦娥”上演了一场四重奏的复杂宇宙之舞。2024年5月3日从文昌航天发射场升空后，嫦娥六号花了4.5天的时间飞向月球。6月2日6时9分，“嫦娥六号”着陆器和上升器组合体开始实施动力下降，7500牛顿的变推力主发动机开机。6时23分，“嫦娥六号”在“鹊桥二号”中继星支持下，成功着陆在月球背面南极-艾特肯盆地的预选着陆区，之后完成了智能快速采样，并将月球背面样品封装存放在上升器的贮存装置中，然后展开了携带的五星红旗。6月4日7时38分，携带月球样品的“嫦娥六号”上升器自月球背面起飞，随后成功进入预定环月轨道。6月6日14时48分，“嫦娥六号”上升器成功完成月球轨道的交会对接，并于15时24分将月球样品容器安全转移至返回器中。
中国将月球背面的样本带回实验室，可能在科学上带来无可估量的回报，有助于探索有关月球甚至太阳系起源的答案。但在中国人造访月球之前，美苏之间登月竞赛的目的只有一个：那就是如何打败对方。
1957年10月4日晚，一颗沙滩排球大小的卫星在哈萨克斯坦的沙漠城市拜科努尔，由R7火箭发射进入太空，它被取名为“斯普特尼克1号”，在俄语中是“旅行伴侣”的意思。在此之前，地球一直孤单地在宇宙中旋转，“斯普特尼克1号”的出现“像地平线上一道闪烁的火花”，成为了人类打破沉寂宇宙的开端，苏联《真理报》满怀克制的喜悦心情，只在标准两栏的版面中提及了第一颗人造卫星的消息，而西方媒体的相关报道则铺天盖地。地球上的政治局势很快出现了决定性的变化，尽管仅在3个月后，这位地球旅伴就从轨道脱离，在与大气层的摩擦中结束生命。
谢尔盖·科罗廖夫在不到3个月的时间里火速设计出了这颗超简单的人造卫星，连科学仪器都没来得及往上装，就把它送入了太空，因为他很清楚，一旦晚一步，开创太空时代的就是美国人了。那个时候，驱动大国太空探索的动力不是宇宙的神秘，而是意识形态竞争和国家荣誉。
此后，苏联一路开挂。1959年1月2日，苏联的“月球1号”探测器顺利升空，成为历史上第一个摆脱地心引力的飞行器，其被用于测量月球和地球磁场、宇宙射线的强度与变化。9月12日，“月球2号”成功实现了在月面的硬着陆，是第一个到达月面的人造物体。同年10月7日，“月球3号”在飞过月球背面时发回了29帧图像，覆盖了月球背面70%的面积，它被设计成史上第一个三轴稳定的航天器。照片是用相机拍摄后现场冲洗，再用摄像机一线一线扫描传回来的。虽然极其模糊，但毕竟让人类第一次看到了月球背面的真面目。美国显然大为震惊，当“月球3号”的复制品赴墨西哥展出时，守在半道上的中情局特工们趁夜把它劫进小黑屋里拆了又装，然后抢时间开快车送去展馆。
1961年4月12日，苏联人加加林乘坐“东方1号”宇宙飞船花了1小时48分绕地球飞了一圈，完成了人类历史上第一次载人宇宙飞行。尽管不到一个月后的5月5日，艾伦·谢泼德执行“自由7号”任务时成为了第一个进入太空的美国宇航员，不过相比于加加林在太空绕地球一周，美国人仅在太空停留了15分钟，被赫鲁晓夫讥讽为“跳蚤的一跃”。
至此，科罗廖夫已全部拿下人造卫星、月球探测和载人飞船等重要节点的“三连冠”，人类第一次太空行走、第一位女宇航员上天、筹备人类第一个太空站等都是在科罗廖夫一手指挥下实现的。苏联根本没给美国人任何喘息的机会。
显然苏联卫星的率先成功发射给美国带来了巨大的心理冲击，被称为苏联技术突袭美国的“斯普特尼克时刻”。这一事件被认为是在美国历史上为数不多的几次灾难性危机中，唯一可以与1814年英军占领华盛顿、1941年珍珠港事件以及2001年911事件相提并论的重大事件。
美国决策层认为，苏联卫星的率先成功发射昭示着美国核力量优势地位的丧失，美国本土开始被置于苏联的洲际弹道导弹攻击之下，这引发了对艾森豪威尔政府国防政策的强烈抨击和不满。为此，美国空军制订了一个《月球试验飞行研究》的“丧心病狂”的“A119计划”，即一颗洲际弹道导弹携带一个与广岛原子弹一样大小的核弹飞往月球，到达月球表面后引爆，美国要爆出一朵大得在地球上也能看见的蘑菇云来证明自己的太空实力。
1958年7月29日，艾森豪威尔签署《1958年国家宇航法案》，授权成立了指导外层空间活动的国家航空航天局NASA；8月18日，艾森豪威尔又批准了国家安全委员会文件《美国关于外层空间的初步政策》，标志着美国正式准备与苏联开展太空军备竞赛，并开始登月的初步论证。
刚上任不久的肯尼迪总统面临的首要问题就是：制订一个什么样的太空计划可以给苏联以猛烈还击呢？肯尼迪征询了兼任国家太空委员主席的副总统林顿·约翰逊，结果得出了不约而同的答案：跟在苏联后面的追赶战术行不通，美国必须弯道超车实现跨越式发展，那就是载人登月。苏联通过令人印象深刻的太空技术成就使其在世界上的威望超过了美国，炫目的太空成就越来越被人们认为是领导世界的主要标志。苏联已经公开宣称其公民将在月球上庆祝10月革命胜利50周年，如果苏联首先在月球上建立基地，将是对美国的国家威望和其代表的民主制度的沉重打击。肯尼迪于是向全世界宣布启动“阿波罗”计划，准备在10年内将人类送上月球！
1962年，肯尼迪在休斯顿赖斯大学演讲时赤裸的宣称：不管我们参加与否，人类对宇宙的探索将不断向前，这是有史以来最大的冒险之一，在这个争夺太空的竞争中落在后面是不可能成为其他国家的领导者的。肯尼迪还说过一句名言：谁控制了太空，谁就控制了地球。谁控制了月球，谁就控制了环地球太空…… 可见，登月计划从一开始就不是纯粹的科学项目，而是彻底的美苏冷战的产物。
肯尼迪被暗杀后，登月更成为政治上极其神圣的目标，因为它成了这位殉难领袖的纪念碑。同时经济的腾飞促成了登月计划的进行，NASA的预算从1962年的12亿美元跃至1966年的59亿美元，各承包商共计雇员41万人，单NASA就有3.6万人，美国靠此太空计划为生的人数超过100万。
1967年，天才的火箭科学家冯·布劳恩设计出史上最强推进器：土星5号。冯‧布劳恩甚至在当年为希特勒制造V2火箭的时候，就梦想着造出一枚可以将人送上月球的火箭。这枚火箭以液态氧和煤油为燃料，由多级推进器组成。最底下的第一级火箭安装了5个巨大的F-1发动机，另外两级火箭推进器装有6个J-2液氢发动机，负责将土星5号送入太空轨道。推进器上面装着登月舱，最顶部装有一枚逃生火箭，总高度达到111米，加满燃料以后总重量达到3000吨，可以将118吨重的物体送到近地轨道。为了防止火箭发动机同时点火瞬间带来的强烈冲击，在起飞前8.9秒，位于中央的发动机先点火，间隔300毫秒后，对角线上的一对发动机才开始点火，最后是另一对角线上的两个发动机点火，在发射前一秒时所有发动机才达到最大推力。
1955年开始研制的F-1发动机是整个发射的关键。它是人类制造过的推力最大的单燃烧室液体燃料发动机，推力高达680吨。当一台F-1发动机在NASA马歇尔航天中心演示时，周围几十公里的人们都感到剧烈的震动，F-1火箭发动机的瞬时功率是当时巨大的胡佛水坝装机容量的17倍！80万升的精炼煤油燃料RP-1和130万升极冷的液氧，分别从各自储箱直接流向发动机是很危险的，这是由于火箭发动机燃烧室内的压力极高，燃料根本无法流入火箭发动机燃烧室内。因此每个发动机都加配一个转速高达5.5万RPM的涡轮加压泵，将推进剂加压后再输进燃烧室。燃烧室和喷嘴的壁由178根镍基合金管道构成，低温煤油燃料通过喷射板喷出之前，在此管道内通过环流来冷却燃烧室壁。每台F-1发动机每秒要消耗整整1吨煤油以及2吨液氧，短短几分钟后，第一级的庞然大物就已经几乎烧光了所有燃料，被抛弃在大洋中。至今，土星5号仍保持着世界最大、最高、推力最强火箭的记录。
1969年7月20日，在历经两次计算机报警和长时间的悬停避障之后，下降级仅剩30秒燃料的“阿波罗”11号登月舱在月球静海着陆。3小时后，第一个人类脚印落在月面上。登月舱上带有一块小小的纪念牌：公元1969年7月，来自行星地球的人类首次踏上月球。我们代表全人类和平来此。两位宇航员阿姆斯特朗和奥尔德林在月面安置了月震仪、激光反射镜和太阳风收集装置，采集了月球样本。不过，他们在起飞时眼睁睁地看着美国国旗被上升级喷出的气流吹倒，后来的登月宇航员都学会了把美国国旗插远一点。
当时赫鲁晓夫并不相信美国真的会举全国之力，完成没有实际意义的载人登月计划。直到1964年苏联才匆忙出台了载人登月计划，距离美国的登月计划已晚了三年，太空竞赛天平已倾向美国。
作为科罗廖夫晚年的扛鼎之作，N-1运载火箭凝聚了这个航天先驱毕生的心血与梦想。本来科罗廖夫计划采用地球轨道交会对接模式实现登月，使用两枚推力不算大的N-1型火箭即可，但新的N-1火箭方案采用了与阿波罗计划类似的月球轨道对接模式，这就要求火箭的有效载荷足够大。N-1设计高度达到105米，质量达2850吨，有效载荷突破90吨，仅次于美国的土星5号，当然N-1和科罗廖夫本人的命运却远不及土星5号和布劳恩。
N-1火箭研制中所面临的最大问题无疑是发动机。火箭动力大师瓦连京·格鲁什科本来为科罗廖夫提供了新型的RD-270发动机。这种发动机技术可靠，性能稳定，推力高达672吨。然而其使用的四氧化二氮和偏二甲肼产生的比冲低于煤油液氧组合。科罗廖夫认为高性能火箭必须用高性能燃料，而且他也对RD-270的燃料安全性提出了质疑。
研制图-22M和图-160航空发动机的尼古莱·库兹涅佐夫为科罗廖夫提供的是NK-15发动机。这款分级燃烧循环发动机的性能也非常不错，但单台推力只有154吨，为了达到总推力要求，只能在下级使用30台NK-15，形成发动机群，复杂的发动机群导致输送推进剂的管道设计也很复杂。
当时的苏军尤其是战略导弹部队，其实并不支持登月这种对军事无益，但又耗费巨大的政治面子工程。不过科罗廖夫却极力促成登月计划，苏联政府就是在这种并不和谐的氛围中与美国展开登月竞赛的。就在美苏登月竞赛进入到最关键的时刻，科罗廖夫却在1966年意外死于一次外科手术并发症。他的工作由20年来一直跟随他的助手瓦西里·米申接管，苏联登月计划正是在米申手里走向最终的灾难。
N-1火箭四次发射全部失败，第二次发射失败引发的爆炸更是创下了人类有史以来最大非核当量爆炸。苏联有限的经济资源和糟糕的组织管理阻碍了N-1的全面地面测试，纵向耦合振动可能导致推进剂管道破裂，发动机群的废气可能导致箭体翻滚，而美国密西西比的试车设施可以对整枚土星5号进行测试。苏联在1958~1976年间，发射了近70枚月球探测器，失败率超过50%，苏联的大航天时代似乎戛然而止。
苏联已经被打败了，但他们并未彻底认输。苏联科学家设计了新一代的探测器——精巧的自动月球车、自动取样器和重型绕月卫星。1970年11月17日，“月行者”1号缓缓驶下着陆架的斜坡，第一次在月球上留下了车轮的印迹。它像一台装有八个轮子的澡盆，行走时盖子会打开，露出内侧的太阳能电池。月夜来临时盖子又会关上，依靠车体内部的同位素热源保温。月球车控制中心位于克里米亚，那里有五名驾驶员全神贯注盯着摄像机传回的画面，小心翼翼地操纵着这辆38万千米外的梦幻之车。每走一段距离，月球车就会利用仪器测定月壤的强度和化学成分。“月行者”1号足足工作了10个月，后来更先进的“月行者”2号也工作了5个多月，两车分别巡游了10.5千米和42千米。
但显然，相比于蹒跚的月球车，美国国旗插在月球表面的行为产生了更加惊人的威慑效果。这一时期，美国军方还同步启动了在月球上建立军事基地的“疯狂”计划。美国设想的地下月球基地至少一次可维持20名月球特种部队军人7~9个月的任务，可以从月球上监视地球和附近太空，在月球背面建有导弹基地从而可以向苏联进行核突袭，还可从月球基地发射激光束摧毁地球周围的卫星。一旦月球军事基地建成，美国将宣布月球为其领土。登月倡导人鲍西说道：如果我们已驻军月球，并且有破坏敌方登月的能力，那么他们就别想登上月球半步！可见当时美国军界仍然认为月球就像当年的美洲大陆，他们只要像哥伦布一样在月球插上一面国旗，就可以将其据为己有了。
1972年5月，尼克松总统和勃列日涅夫进行谈判并达成短暂性“和解”，两国实施了阿波罗-联盟测试计划，即让美国阿波罗飞船和苏联的联盟号对接。1975年7月，美国宇航员托马斯·斯塔福德和苏联宇航员阿列克谢·列昂诺夫不仅在地球轨道相遇，而且在太空握手并交换礼物，还参观了对方的飞船，这次“太空握手”不仅缓和了双方关系，也标志着美苏国家意义上的“竞赛”成为过去时。
1976年8月21日，随着月球24号采样返回，没有人意识到，这是苏联最后一次执行探月任务。就像没有人意识到，这时候的苏联，一个曾经朝气蓬勃的超级大国，已经变得暮气沉沉。狂热的探月竞赛随即落下了帷幕。巨大的土星五号和N-1火箭如同中生代的恐龙一般，走入历史一去不返。
终于，人类再一次出发。1994年，地面站收到了美国“克莱门汀”号探测器雷达向月球南极发射的强烈回波，暗示月球南极可能存在水冰。这一发现让人们重新燃起探索月球的热情。
2004年1月23日，中国国家航天局启动的“嫦娥”探月工程，分为“无人月球探测”、“载人登月”和“建立月球基地”三个阶段。从嫦娥一号到嫦娥六号，中国探月工程“绕、落、回”三步走圆满收官。
2007年10月24日，“嫦娥一号”成功发射升空前往月球。嫦娥一号用CCD立体相机和激光高度计绘制了完整的立体月球地形图，探测了月球上的钛和铁等14种元素分布，并利用成像光谱仪测定了造岩矿物在月球表面的含量与分布情况。评估了月球土壤厚度和氦-3的资源量，监测了月-地之间的空间环境，利用高能粒子探测器和太阳风探测器记录了太阳风数据，以评估太阳活动对月-地之间空间环境的影响。
探测显示月球玄武岩含钛铁矿可达25%，二氧化钛总量为57-115万亿吨。而太阳风给月壤注入了大量的氦-3。我们知道，地球上的氦-3只有区区500公斤左右，而月壤中含有一百万到五百万吨的氦-3，100吨氦3所能创造的能源相当于全世界一年消耗的能源总量。月壤中氦3将是人类长期、稳定、安全、清洁的可控核聚变能源原料，可以满足人类万年以上的能源需求。其中静海、风暴洋等是氦3资源的重要富集区，其储量分别约为30万吨和55万吨，静海区域内近50％的月海可以开采氦3，是未来开采月球原位资源的首选区域。
2010年10月1日发射的嫦娥二号被运载火箭直接送至地月转移轨道，在完成了月球探测任务后，又前往日地拉格朗日L2点收集科学数据，在国际上首次实现从月球轨道飞赴日地拉格朗日点，开展了对地球远磁尾离子能谱、太阳耀斑爆发和宇宙伽马爆的科学探测，还在与小行星4179交会时完成国际上首次近距离的小行星光学探测。
2011年，奥巴马签署通过了所谓“沃尔夫条款”，慌忙禁止美中两国之间进行任何与美国航空航天局有关的联合科研活动，美国虚幻地认定在太空竞争中只要能拉开中美太空能力的差距，即使当下美方利益同样受损，也能因“甩掉”中方这个对手而增加相对获益，从而使总体获益最大化。只是虚无的“沃尔夫条款”怎么可能阻止中国脚踏实地的航天进步呢？
2013年12月2日发射的嫦娥三号带着中国第一辆月球车“玉兔号”成功软着陆于月球雨海西北部，这是继1976年苏联的“月球24号”后首个在月球表面软着陆的探测器，其采用钚238放射性同位素热源，装备了测月透地雷达，国际上首次直接探测30米深度内月壤层的结构与厚度，还探测了数百米深度内月球地壳浅层的结构。
2018年12月8日发射的嫦娥四号带着“玉兔二号”月球车完成世界首次月球背面软着陆，着陆点为月球背面南极-艾特肯盆地内的冯·卡门撞击坑，并通过位于地月拉格朗日L2点的“鹊桥”中继星完成人类首次月背与地球的中继通信，传回世界第一张近距离拍摄的月背影像图。我们知道，拉格朗日点来源于经典物理学的三体问题的求解，在限制性三体问题中，两个天体围绕公共的引力中心运动时，存在一些稳定的点使得第三个物体在该点上可以保持相对静止。法国数学家约瑟夫·拉格朗日证明一共有五个拉格朗日点。事实上，卫星并不是发射到精确的拉格朗日点的位置，而是在环绕该点的轨道上运行，轨道的直径也足够大。在拉格朗日点，维持卫星在轨道上稳定运行所需的校准操作远少于别处的轨道。
2020年6月，国际宇航联合会的年度最高奖“世界航天奖”宣布授予嫦娥四号团队，这是该组织成立70年以来首次授予中国科学家该奖项。此外，嫦娥四号团队还被授予了2020年国家科学技术进步奖特等奖以及2020年度美国航天基金会金奖。
2020年11月24日发射的嫦娥五号成功着陆在位于月球正面风暴洋的吕姆克山脉以北地区，完成月球表面自动采样任务后，携带1731克月球样品返回地球。这是继苏联“月球24号”之后时隔44年人类再次从月面带回月球样本，从而估算出了月壤含水约为120ppm，当太阳风吹到月球表面时，太阳风中的氢和月壤矿物中的氧结合形成羟基甚至水分子，并在月壤中保存下来。而嫦娥采集的月岩含水量约180ppm，其本身形成于月球深处熔岩，是陨石撞击溅射出来的，这为月球水的内生说提供了有力证据。这是人类首次通过原位探测证明月球有水，算是实锤了月球有水存在的证据。
嫦娥采集的月岩还有助于全月熔岩管等浅表层结构探测，揭示月表岩浆转运规律。要知道，月面熔岩管记录了月球的火山地质历史、撞击作用和空间风化历史，可能储存可观的水冰，具有巨大的可利用地下空间。月面熔岩管是未来月球基地的首选或优先考虑的区域。
嫦娥五号轨道器还首次穿越地球绕太阳公转的黄道面，成功抵达日地L1点，成为中国首颗抵达日地拉格朗日L1点的航天器。
中国稳扎稳打的探月进展显然触动了美国太空霸权的敏感神经。特朗普宣称：美国将领导人类重返月球开展长期探索和利用。美国NASA则寻求国会开绿灯突破“沃尔夫条款”，允许研究人员申请获取中国嫦娥五号采集到的月球土壤样品，理由是该样品太独特，且位于NASA尚未采样的月球区域。NASA局长比尔·纳尔逊甚至倒打一耙，把“沃尔夫条款”抛于脑后，指责中国没有主动提出合作，他表示“跳探戈需要两个人”。特朗普政府发布的《国家太空战略》干脆极为赤裸的强调，美国政府把太空作为战场，美国太空军还将太空军事行动明确视为单独的作战域，太空是终极“安全高地”，“占领”这一“高地”对任何一个航天大国获得并保持有利地位至关重要，月球则可能在未来潜在的太空冲突中成为“高地中的高地”。从地月拉格朗日点微妙的卫星操控优势到自然资源和独特的环境条件，地月轨道空间和月球拥有重要的科学、经济和安全价值，将这种资源拱手让给中国将给美国带来难以克服的劣势。
美国终于在最后一次登月任务“阿波罗17号”的50年后开始了再次登月之旅，2022年11月16日，NASA在肯尼迪航天中心成功发射阿耳忒弥斯1号探月火箭，该计划以希腊神话中月神阿耳忒弥斯命名，她是太阳神阿波罗的孪生姐姐，NASA希望在2026年再次登陆月球。
而中国的载人月球探测工程的登月阶段任务于2023年5月29日宣布全面启动，计划在2030年前实现中国人首次登陆月球，目前已全面部署开展各项研制建设工作，包括完成长征十号运载火箭、梦舟载人飞船、揽月着陆器以及登月服和载人月球车等的研制。
中国将从文昌航天发射场先后发射两枚长征十号运载火箭，分别将揽月着陆器和梦舟载人飞船送至地月转移轨道，着陆器和飞船先后到达环月轨道然后交会对接，2名航天员自飞船从对接通道进入月面着陆器，1名航天员留在飞船绕月飞行；月面着陆器与飞船分离，采用“分级下降”着陆月球：首先由月面着陆器推进舱完成大部分减速工作，随后推进舱分离并坠毁，月面着陆器登月舱继续减速下降并最终着陆于月面预定区域，然后航天员执行舱外活动。
实施首次载人登月任务后，中国还将探索建造载人月球科研试验站，实现人在月面长期生存和月球资源开发利用。
哈尔滨工业大学已经发布了基于熔岩管洞穴的基地建设方案。首先使用钻地装置轰击月球，在月球地表进行穿孔作业。紧接着往月球上面投放月面机器人，让机器人在月球表面进行自主作业，对洞口进行加固，并对洞穴内部进行清理。登月核心舱在建设好之后会暂时和空间站进行对接，然后转移到月球轨道，并着陆在月洞中，只有部分必需的设备要放置在月球基地的地表部分。
由于月球表面的土壤层和玄武岩有很好的隔热性能, 一般在月表1米以下温度就基本稳定。而6米左右厚的月壤就能将宇宙射线强度消减到安全范围，也可以防止陨石或微陨石撞击。有些熔岩管的宽度可达数千米, 足够在其内部建一座城市。其中马利厄斯山、静海和钱德拉杨的熔岩管洞穴是三处比较理想的月球基地候选地点。
载人月球科研试验站旨在验证人类长期地外生存技术，瞄准载人火星探测任务，中国将逐步解决6个方向关键技术，包括月面极端热环境生存技术、月面大范围移动技术、月面高效能源技术、月面原位资源利用技术、月面受控生态生保技术、人机联合探测技术。
齐奥尔科夫斯基曾说：地球是人类的摇篮，但人类不会永远生活在摇篮里，他们将不断地争取生存世界和空间，先将小心翼翼地飞出大气层，然后便是征服整个太阳系。月球具有独特的空间位置、空间环境和自然资源，是人类向深空进发、登陆火星的理想“试验场”，也是人类拓展、开发利用地外空间的理想“前哨站”。嫦娥六号只是中国探索太阳系的“初试锋芒” ，中国的航天雄心不仅展示了其技术实力，更反映出其战略愿景，在未来几十年内中国将全面重塑全球航天探索和影响力格局。