10月9日成功进入“使命轨道”，嫦娥二号卫星在这个100公里的环月圆轨道上调整并运行一段时间，随后将在月球背面进行1次降轨，使近月点高度降低为15公里，并在虹湾上空进行精细探测。
西安卫星测控中心的专家介绍说，由于卫星环月运行高度只有100公里，近月点高度最低只有15公里，月球非球形引力对轨道摄动影响较大，加之月球表面有很多环形山，最高的环形山达到9000米高度，比珠穆朗玛峰还要高。轨道低，环境复杂，对精密定轨技术是一次实战检验。需要提高轨道改进和预报精度，为高质量的月球探测任务提供保障。
当嫦娥二号卫星在100公里圆轨道和15公里轨道的近月点处时，西安卫星测控中心青岛测控站或喀什测控站将会为嫦娥二号卫星进行成像数据注入，分别对嫦娥三号探测器的预选着陆区进行成像试验。
针对此次工程目标与科学目标的变化要求，嫦娥二号卫星测控系统需要实现多项技术突破与创新，包括首次开展有关月球噪声对测控链路的影响的试验项目、采用新的编码技术、以及嫦娥三号任务将使用的国际新标准的轨道测量技术。
我国航天首次验证深空测控技术
在此前的地月转移轨道段，嫦娥二号卫星进行了X频段测控技术试验，验证了将用于嫦娥三号任务的测控关键技术。X频段用于航天测控在我国尚属首次。
X频段深空测控体制试验的成功实施将使无线电传输信号频率大大提高，远距离测控通信效果更好、测量精度更准、信息容量更大，是我国迈向深空探测的重要一步。
“未来深空探测任务的主用测控频段是X频段，国际上主要航天大国和组织基本上都采用这一标准频段。这是国际深空测控技术的发展趋势。X频段测控技术也是支持我国深空网建设和后续探月工程任务的重要技术。”嫦娥二号任务测控系统总设计师钱卫平说，“与现在使用的但日益拥挤的S频段相比，X频段测控资源更丰富；X频段无线电传输信号频率更高，轨道测量精度会更精细；也易于实现星载测控设备的小型化，从而减轻重量，有利于航天器飞得更远。”
所谓“深空”有一定的定义。专家解释说，一般认为地球150万公里以外属于深空探测，比如火星、金星探测等。月球离地球大约40万公里，但由于150万公里到40万公里之间没有什么更大的行星，以及根据实际情况，我们将月球探测定义为我国深空探测的起点。