2003年3月,随着探月工程立项报告的形成,中国科学院全面启动了月球探测应用系统各项设计研制工作。
为满足月球探测任务的需要,嫦娥一号卫星携带了八种仪器:CCD相机和激光高度计共同承担月球表面三维影像探测任务;干涉成像光谱仪、γ射线谱仪、X射线谱仪共同承担月表化学元素与物质成分及丰度探测任务;微波探测仪承担月壤厚度探测任务;太阳高能粒子探测器和两台低能离子探测器共同进行地月空间环境探测。
当年4月,中科院下发了“成立中国科学院探月工程应用系统总体部(筹)”的通知,任命了探月工程应用系统的首席科学家、总指挥、总师、副总指挥和副总师。
2003年春天的北京,非典肆虐。在这样不利的外界环境影响下,前期工作的开展十分艰难,但仍取得了重大进展。同年6月,有效载荷项目办公室及7个有效载荷下设部门相继成立,为有效载荷的研制工作提供了坚强有力的组织保障。
2003年7月,有效载荷第一次工作会议召开。当时上报到总体的有效载荷总重量初步设想高达185公斤,而卫星所能承担的载荷重量仅为130公斤。
围绕减轻重量这个主题,大家反复协调和讨论,最终决定要使各载荷的总重量减为140公斤,而有效载荷系统一定要在2003年年底前完成模样的研制生产及系统联试工作。经过艰苦卓绝的努力,历时短短5个月,有效载荷模样研制及联试全部成功完成。
2004年3月,有效载荷完成初样设计评审,进入初样研制阶段。9月,初样研制完成;11月,联试完成,并按时交付卫星总体;同时着手开始正样的设计工作。
2005年是初样设备参加整星各种大型环境试验的“攻坚年”。有效载荷总体于10月完成了正样设计评审,卫星整星试验完毕后,有效载荷正式开始转入正样研制阶段。
经过多次连夜奋战,正样产品的研制和试验按计划完成,并交付有效载荷总体参加系统联试。2006年3月,各参试单位顺利完成系统联试。3月18日,经卫星总体验收合格后的有效载荷星上正样产品,按时交付卫星总体,并开始进行整星正样全面试验。