除了巡视器轻盈落月——“落下去”和巡视器开展月面探测——“走起来”两大亮点外，嫦娥三号挑战人类月球科学探测历史上的几项“第一次”同样值得国人期待。它们主要由嫦娥三号携带的八大科学载荷中的三件完成。
巡天·人类首次把“天文台”架到月球上【有效载荷名称：天文月基望远镜；位置：安装在着陆器上；使命：进行月基光学天文观测；研制单位：中科院国家天文台和西安光机所】
【专家解析】在月亮上观天文是世界上很多天文学家最想做的事情之一。月基天文望远镜，相当于人类把“天文台”架到了月球上。在月球观测天空，观测星星，研究星系、恒星的活动。假如实现了，一定会有很多新的发现。
月基望远镜由望远镜主体、反射镜转台组成。对各种天文变源的亮度变化行为进行长时间连续监测，然后拍照把数据传回地球。我们形象称之为“巡天”。
观地·首次从月球“回望”地球等离子体层【有效载荷名称：极紫外相机；位置：安装在着陆器上；使命：对地球赤道附近等离子体层进行极紫外成像探测；研制单位：长春光机所】
【专家解析】美国曾经在地球轨道上用卫星观测地球等离子体层，只是从赤道附近过境，没有宽阔的视场，只能看到局部。嫦娥三号月面软着陆后，离地球３８万公里，能够看到地球等离子体层的全貌。通过对地球周围的等离子体层产生的辐射进行全方位、长期的观测研究，获取地球等离子体层三维图像，有助于了解太阳和地球的相互关系。
有观点认为，地球上一些自然灾害与地球等离子体层有关，所以相关研究具有科学意义。
测月·用雷达对月球进行两个深度上的精细探测【载荷名称：测月雷达；位置：安装在巡视器上；使命：探测巡视路线上月壤厚度及其结构，月壳岩石结构；研制单位：中科院电子所】
【专家解析】嫦娥三号巡视器的“腹部”有一台测月雷达。巡视器在月面行走，测月雷达可以测月球地底下30米深土壤层的结构和100米深的次表层结构。这个是国外没有做过的。