孙家栋的老搭档，曾经也担任过中国空间技术研究院院长、卫星总设计师的闵桂荣院士，早在20世纪90年代初就提出了中国也应该进行月球卫星研制的建议。
当时，载人航天工程正在如火如荼地开展论证工作，为了突出重点，搞月球卫星的建议没有激起大的波澜，但探测月球的希望之火并没有在科学家的心中熄灭。
1995年，中国科学院地球化学所、空间科学应用中心和中国空间技术研究院的欧阳自远、叶自立、陈康文、褚桂柏、林文祝等专家经过一年的研究，编制了一个较完整的月球探测可行性报告。
1997年4月7日，中国科学院三位院士杨嘉墀、王大珩、陈芳允发表了《我国月球探测技术发展的建议》。相关研究单位和部门也曾组织专家和研究人员，对中国开展月球探测的可行性、必要性以及科学目标进行过分析与研究，先后向主管部门提交了《中国月球探测发展战略研究》和《月球资源探测卫星科学目标》等论证报告。
对月球的研究探测是航天领域以及相关科学领域科学家们多年的期盼，孙家栋多次提出，人类对航天研究应用的下一个必由之路就是对月球探索的深入。科学家们对探测月球充满着激情，这个激情既是对科学无止境的追求，也是对国家技术发展的责任。
航天“三巨头”聚首，探月计划呼之欲出
历史的车轮刚刚迈入2000年，时任中国国防科工委副主任、中国国家航天局局长的栾恩杰频繁地找孙家栋，他非常了解孙家栋这位航天总体大师高超的谋略、敏捷的思维、丰富的经验、对中国航天的钟情和在航天界的影响力以及人格魅力。这两位在业内极具影响力的老航天满怀神圣的使命感，一起谋划着中国航天发展的战略思路。两人的灵感一经碰撞立即迸发出了具有前瞻性的火花。他们认为，按照国家目前的技术水平和经济实力完全可以开展对月球研究探测的工程实施，可以着手考虑工程实施方面的大思路了。孙家栋与栾恩杰两人一拍即合，他们又把几十年来对月球资源应用有着极大兴趣的中国科学院欧阳自远院士找来，一起切磋谋划探月工程实施的事情。
几经酝酿，栾恩杰按照行业归口，大胆地主抓了中国的第一部《中国的航天》白皮书的编制工作。2000年11月22日，中国政府首次公布了《中国的航天》的白皮书，白皮书在我国未来发展目标中明确指出，将“开展以月球探测为主的深空探测的预先研究”，中国向国际社会庄严宣告了向深空探测的进军号令。
搞了一辈子航天工程总体的孙家栋明确提出了自己的观点。他认为，作为进军月球这样的航天大工程的实施，首先要获得国家的立项批准。孙家栋根据自己多次开创大型航天工程担任总设计师的经验，在立项之前必须明确工程目的、实现途径、需求牵引、技术经济可行性、远期目标的连续性等原则问题。孙家栋提出，工程起步要先立足于满足工程的基本条件，在基本条件的基础上由简到繁分步实现工程应用的发展目标。
