2010年10月1日,中國用長征三號丙運載火箭從西昌發射第二顆月球探測衛星嫦娥二號。嫦娥二號驗證了探月工程二期部分關鍵技術,深化了月球科學探測,詳細勘察了嫦娥三號預選著陸區虹灣,并在完成任務后繼續探測宇宙,由探月衛星變為中國首顆太陽系人造小行星。
嫦娥二號完成預定任務后,先后飛到距離地球150萬公里外的日地拉格朗日L2點探測,接著飛到距離地球700萬公里外,與圖塔蒂斯小行星“戰神”擦肩而過,繼而飛向更遙遠的太空。2014年嫦娥二號和地球的距離突破一億公里,創造了中國航天器最遠飛行紀錄。

嫦娥二號衛星傳回的嫦娥三號預選著陸區月球虹灣區域局部影像圖