月球样品返回地球后的研究工作已经部署，已有20多家有基础、各具优势特色的研究所、大学，将开展多领域、多学科研究。首先是对样品的处理、分装、保存，免于在地球上受到污染，保存的地点其中一处在北京的地面应用系统。然后，各科研单位可以提出申请，经过审批后分配月球样品以供研究。月球样品研究也不是来了就做实验，之前要先对模拟样品进行方法、技术流程等多项试验，保证真正的月球样品用在“刀刃”上，最后公布研究成果。
“月球样品是非常珍贵的，一代人研究不完，妥善保存是为了以后更多的人做研究。”欧阳自远说，月球样品向研究机构提供都是无偿的，所有有能力的研究机构后续还可申请月球样品。除了研究之外，可能还会留一部分做展览和礼品之用。月球探测还将揭开月球起源、演化历史等。
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月球上的受控核聚变发电燃料氦够—3全地球人用万年
为什么要探测月球？花这么多钱在探月计划上到底值不值？欧阳自远院士对此的回答给人以无限憧憬：“月球有地球没有的、目前世界公认的最好最安全的受控核聚变发电燃料氦－3。通过氘-氦3核聚变反应发电，从月球运回100吨氦－3，就足够地球一年的用量。而我国，1年只要8吨氦－3，足矣！”
为了找到新型能源，各国科学家纷纷研制“人造小太阳”。这些“人造小太阳”的工作原理是模拟太阳的核聚变反应，和氢弹的原理一样，制造出“人造小太阳”。月球1克土壤中含有几纳克氦－3，这将是核聚变发电的重要燃料。“氦3”是一种高效、清洁、安全、廉价的核聚变发电燃料。根据“嫦娥一号”的探测成果，月壤中的氦－3资源总量可达120万吨，至少可供全地球人类上万年的能源需求。
“嫦娥5号就将着陆在月球上氦－3含量丰富的地方。”月壤差不多每4亿年就会从底到顶翻一次，所以表土内的氦－3含量基本上平均分布，但是月壤中的氦－4是氦－3的几百倍，氦－3的分离在月球上是完全没办法做的。“目前受控核聚变发电还是人类的一种希望。氦－3点火温度就需要达到上亿度，现在只有美国做到了。真正做到发电，还需要几代人的努力。”欧阳自远表示，我国已参与了7国共建的国际热核反应堆工程，我国已投入100亿元人民币，同时成立了中国受控核聚变研究中心。这个试验反应堆将可产生500至700兆瓦的聚变功率，但还不是真实的经济实用的“人造小太阳”。
