但x射線譜儀和γ射線譜儀隻能探測月球表麵含有的元素，並不知道這些元素形成了哪些礦物質，這項任務由幹涉成像光譜儀來完成。由於不同的礦物質能吸收不同的光波，幹涉成像光譜儀就根據這個特征判斷岩石的種類。
探測月球土壤層厚度
地球上的石油、天然氣、煤炭等能源遲早要耗盡，人類渴望獲得一種新的能源。氦－3是可控核聚變發電的重要燃料，據估算隻需要100多噸氦－3，就能滿足全世界1年的用電量。地球上的氦－3資源嚴重匱乏，而在月球上的資源卻很豐富。通過探測全月球月壤層的厚度，可反演出月球氦－3的資源量和分布。
為了探測月球土壤的厚度和氦－3的資源儲量，“嫦娥一號”上搭載了一台微波探測儀，用以實施對月麵細致深入的探測，對探測發回的數據進行反演和解析，從而估算出全月球的土壤厚度。
任何溫度高於絕對零度（即－273℃）的物體都會產生微波輻射能量。利用不同頻率的微波信號穿透月球表麵物質的能力區別，便可獲取月壤的厚度信息。“嫦娥一號”衛星上的微波探測儀被設計成多頻微波輻射計，選擇的探測頻率有3．0ghz、7．8ghz、19．35ghz和37．0ghz。微波的頻率越高，其穿透能力越低，如37．0ghz，反映的僅僅是月球的表麵微波輻射，而3．0ghz這個波段穿透能力較強，能反映月表深處月岩和月壤輻射的能量。利用測得的月表不同波段的微波輻射能量信息，專家就能分析出月壤的厚度。
土壤不如岩石那樣堅硬，比較鬆散，也便於加工成各種形狀的建築材料，也容易提取其中的各種資源。因此，月球上土壤厚度的估算，對以後選擇在哪個地區建立月球基地也十分重要。
探測地月空間環境
這是我國首次探測距離地球38萬千米範圍內的日、地、月空間環境，是一項重要的基礎性的工作。通過探測太陽宇宙線高能帶電粒子和太陽風等離子體，其探測結果能夠獲得空間環境變化的主要參數，提供相關的日、地、月空間環境信息，研究太陽風和月球以及磁尾和月球的相互作用，對深入認識這些空間物理現象對地球空間以及對月球空間的影響有深遠的科學及工程意義。“嫦娥一號”采用搭載的太陽高能粒子探測器和太陽風離子探測器對地月空間環境進行探測。
宇宙充滿了各種射線，太陽每時每刻都在向外發射高能粒子、太陽風。地球由於有一層厚厚的大氣層環繞在周圍，地球上的萬物生靈的脆弱生命才得以延續。地球外圍的太陽風，在地球磁場的作用下完全變形，所以，科學家在地球上測到的太陽風都受到了地球環境的影響。月球雖然繞地球運轉，但受地球磁場的影響極弱，那裏直接受太陽風的衝擊。從月球探測的長遠目標來看，人最終要在月球上開展活動，摸清月球上輻射的情況，有利於采取有效措施保護航天員的生命和身體健康。