2013年12月14日至26日，嫦娥三号探测器搭载的八台有效载荷在第一月昼期间陆续开机完成了探测或月面测试工作，并分别随着陆器和巡视器进入了月夜休眠状态。在月面测试阶段，除降落相机已完成预定任务外，肩负着开展科学探测使命的七台有效载荷性能稳定，获得了大量的探测数据。探月工程地面应用系统和中国科学院为嫦娥三号任务组建的科学应用核心团队及有效载荷研制单位，对获取的测试数据进行了初步分析，表明各有效载荷工况良好，探测数据的获取、接收、传输、预处理正常，为嫦娥三号任务在第二月昼期间全面开展科学探测打下了坚实基础。
降落相机：成功对着陆区进行光学成像
在嫦娥三号探测器实施软着陆过程中，由中国航天科技集团508所研制的降落相机成功对嫦娥三号着陆区进行了光学成像。在探测器成功软着陆后，地面应用系统共接收到降落相机所拍的着陆区月面图像4673幅。至此，降落相机已完成预定任务。
地形地貌相机、全景相机：圆满完成两器互拍成像任务
在月面测试阶段，由中科院光电技术研究所研制的地形地貌相机和中科院西安光学精密机械研究所研制的全景相机，出色地完成了五次两器互拍成像任务。地形地貌相机还对着陆区周围月面进行了环拍，对地球进行了光学成像，对巡视器行走、机械臂投放收拢过程等进行了动态摄像；全景相机还对巡视器周围月面进行了环拍，图像清晰。至着陆器、巡视器月夜休眠，地形地貌相机也已完成预定任务。
地形地貌相机和全景相机拍摄的典型图像展示（请见图1-11）。
图1：2013年12月15日05时54分，地形地貌相机首次开机测试时拍摄的月表图像
图2：2013年12月15日20时44分至20时52分，全景相机拍摄的着陆器背面图像
图3：2013年12月15日23时41分，地形地貌相机拍摄的巡视器正面图像
图4：2013年12月16日03时43分至03时50分，全景相机拍摄的着陆器侧面图像
图5：2013年12月16日04时57分，地形地貌相机拍摄的巡视器侧面图像
图6：2013年12月17日至12月18日，地形地貌相机拍摄的着陆器周边360°范围的全景镶嵌影像图，采用方位投影方式表达
图7：2013年12月23日，全景相机拍摄的巡视器周边360°范围的全景镶嵌影像图，采用方位投影方式表达
图8：2013年12月18日01时14分，地形地貌相机拍摄的月面图像
图9：2013年12月22日02时48分，地形地貌相机拍摄的巡视器正面图像
图10：2013年12月22日06时50分，全景相机拍摄的着陆器正面图像
图11：2013年12月25日02时15分，地形地貌相机拍摄的地球图像
月基天文望远镜：成功采集到天龙座天区星空图像
12月16日，由中科院国家天文台和中科院西安光学精密机械研究所联合研制的月基光学望远镜先后在三个不同天区成功采集到天文图像。经过对所采集的图像进行了仪器效应改正以及背景扣除，还原了位于天龙座的三个不同天区在近紫外波段的真实星空图像，并通过信号提取及与光学天图、星表比对，测定了目标天体的天球坐标。
图中的亮点为所观测到的23颗星象图中的亮点为所观测到的23颗星象
| 星象编号 | 星名 | 星象编号 | 星名 |
| 1 | HD 151044 | 13 | TYC 3505-598-1 |
| 2 | HD 151387 | 14 | HD 234341 |
| 3 | HD 234351 | 15 | IDS 16429+5037 |
| 4 | TYC 3505-184-1 | 16 | HD 234344 |
| 5 | HD 234343 | 17 | HD 234349 |
| 6 | HD 234331 | 18 | TYC 3503-567-1 |
| 7 | TYC 3506-1864-1 | 19 | TYC 3505-650-1 |
| 8 | TYC 3505-398-1 | 20 | TYC 3506-1008-1 |
| 9 | TYC 3506-1196-1 | 21 | TYC 3502-795-1 |
| 10 | TYC 3505-138-1 | 22 | TYC 3506-1242-1 |
| 11 | HD 151444 | 23 | TYC 3505-329-1 |
| 12 | TYC 3505-328-1 | | |
表为23颗星象所对应的国际通用名称
极紫外相机：成功获取地球等离子体层试观测结果
12月16日，由中科院长春光学精密机械与物理研究所研制的极紫外相机加电开机对地球进行了试成像，获取了63幅地球等离子体层图像数据。经过对数据进行消除噪声的处理，得到了对地球等离子体层的试观测结果。
左图为地球等离子试观测结果，右为实验室模拟结果。
测月雷达：成功探测到月壳浅层分层信息和月壤分层结构
在月面测试阶段，由中科院电子学研究所研制的测月雷达在巡视器行走过程中开机进行了测试，第一通道共获得3602道数据，第二通道共获得7611道数据。经初步分析，第一通道能够清晰地探测到巡视路线下的月壳浅层分层信息，第二通道能够探测到巡视路线下月壤的分层结构。
左图为测月雷达第一通道探测结果（巡视器从C点行走至E点）
右图为测月雷达第二通道探测结果（巡视器从B点行走至E点）
红外成像光谱仪：图像清晰，光谱特征明显
12月23日，由中科院上海技术物理研究所研制的红外成像光谱仪开机进行了定标和数据采集等测试工作，获取了完整有效的可见近红外图像数据与短波红外光谱数据。经初步分析表明，可见近红外通道图像清晰，全谱段光谱特征明显。
图为红外成像光谱仪开机测试时获取的可见近红外第37波段单波段灰度图像
图为红外成像光谱仪开机测试时的月面探测区光谱曲线图
粒子激发X射线谱仪：可识别出11种月面元素
12月22日，由中科院高能物理研究所研制的粒子激发X射线谱仪开机进行了在轨标定打靶测试，获得了在轨标定玄武岩能谱，并对月面元素进行了就位试探测。经初步分析，从探测能谱中可识别出11种元素，包括镁（Mg）、铝（Al）、硅（Si）、钾（K）、钙（Ca）、钛（Ti）、铬（Cr）、铁（Fe），锶（Sr）、钇（Y）和锆（Zr）。
左图为粒子激发X射线谱仪在轨标定测试能谱
右图为粒子激发X射线谱仪在轨试探测月壤能谱
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