Tàu thăm dò Hằng Nga-5 có nhiệm vụ thu thập các mẫu đá, giúp các nhà khoa học hiểu thêm về nguồn gốc, sự hình thành Mặt trăng. Chuyến bay lên Mặt trăng là phép thử về năng lực của Trung Quốc trong việc ngồi trên mặt đất điều khiển thu gom mẫu vật trong vũ trụ trước khi thực hiện các nhiệm vụ phức tạp hơn. Nếu thành công, Trung Quốc sẽ trở thành nước thứ ba trên thế giới, sau Mỹ và Liên Xô, lấy được mẫu vật trên Mặt trăng.
Kể từ khi tàu không người lái Luna 2 của Liên Xô hạ cánh và gặp nạn trên Mặt trăng năm 1959, một số ít quốc gia, trong đó có Nhật Bản và Ấn Độ, đã thực hiện các chuyến bay tương tự.
Trong chương trình Apollo (lần đầu đưa người lên Mặt trăng), Mỹ đã thực hiện 6 chuyến bay, đưa 12 phi hành gia lên Mặt trăng từ năm 1969 tới năm 1972, mang về 382 kg đất đá. Liên Xô đã thực hiện thành công 3 chuyến lấy mẫu tự động trên Mặt trăng trong những năm 1970. Tàu Luna 24 đem về 170,1 gram mẫu vật vào năm 1976.
Tàu Hằng Nga-5 có nhiệm vụ thu thập 2kg mẫu vật từ một khu vực thuộc đồng bằng dung nham khổng lồ tên là “Đại dương bão tố” trên Mặt trăng.
Mặt trăng còn có nhiều loại đá, khoáng vật với độ tuổi khác nhau, đa dạng hơn nhiều so với các mẫu vật thu được ở khu vực Apollo-Luna. “Các nhà khoa học Mặt trăng đã thúc đẩy các chuyến bay thu gom mẫu vật tự động ở những khu vực quan trọng này nhằm trả lời một loạt câu hỏi căn bản chưa được trả lời từ các cuộc thăm dò trước đó”, James Head, nhà khoa học hành tinh tại Đại học Brown (Mỹ), nói.
Sứ mệnh của tàu Hằng Nga-5 có thể giúp trả lời các câu hỏi như hoạt động núi lửa trong lòng Mặt trăng kéo dài bao lâu, khi nào từ trường Mặt trăng tiêu tán… Khi ở trong quỹ đạo Mặt trăng, tàu thăm dò sẽ đưa 2 phương tiện lên bề mặt: thiết bị đổ bộ sẽ khoan, lấy mẫu đất đá rồi chuyển lên thiết bị bay để thiết bị bay lên, kết nối với một module quỹ đạo. Nếu điều này diễn ra suôn sẻ, các mẫu vật sẽ được chuyển tới một phương tiện hình con nhộng để trở về Trái đất.
Trung Quốc lần đầu hạ cánh thiết bị xuống Mặt trăng vào năm 2013. Tháng 1/2019, tàu thăm dò Hằng Nga-4 hạ cánh xuống mặt xa của Mặt trăng. Trung Quốc là nước đầu tiên trên thế giới làm được điều này.
Trong thập kỷ tới, Trung Quốc có kế hoạch thiết lập một trạm căn cứ tự động để thăm dò không người lái ở khu vực vùng cực phía Nam của Mặt trăng. Nước này dự kiến thực hiện các chuyến bay với tàu Hằng Nga-6, Hằng Nga-8 trong những năm 20 của thế kỷ này và mở rộng sang thập niên sau đó, trước khi đưa người lên Mặt trăng. Trung Quốc có kế hoạch lấy mẫu vật từ Hỏa tinh vào năm 2030. Hồi tháng 7, nước này phóng tàu thăm dò không người lái tới Hành tinh đỏ.
