2004年3月1日，中國探月工程正式啟動，按計劃分為“無人月球探測”“載人登月”和“建立月球基地”三個階段，以獲取月球表面三維影像，分析月球表面有用元素含量和物質類型的分布特點，探測月壤特性，探測地月空間環境。
從2007年10月到2018年，嫦娥一號、嫦娥二號、嫦娥三號、嫦娥四號在長征三號甲系列運載火箭的推舉之下，依次順利駛向月球，完成了各自“繞月探測”“受控撞月”“影像拍攝”“月面軟著陸”以及“月背著陸”等工程任務，使得我國探月一期、二期工程圓滿完成。
這其中，推舉“嫦娥”成功“奔月”的長征三號甲系列運載火箭，以及承擔著助力嫦娥四號順利實施“人類首次月背著陸”的“鵲橋”中繼星發射任務的長征四號丙運載火箭，其發動機均由航天六院研制提供。
作為中國探月工程“繞、落、回”三步走收官之戰的嫦娥五號任務，是中國探月工程第六次任務，它實現了月面自動采樣返回，助力深化月球成因和演化歷史等科學研究，是我國航天領域迄今最復雜、難度最大的任務之一。
2020年12月17日凌晨，歷經23天的太空探索，出色完成數次高難度的精準操作，嫦娥五號返回器終于攜帶著珍貴的月壤標本，在家人的熱切期盼中，順利返回地球母親的懷抱，成功降落在預定著陸地點，我國首次月面自動采樣返回任務取得圓滿成功。
這一刻，是中國探月之旅在歷經13年的“繞、落”跋涉之后，堅實踏下的“回家”腳步；這一刻，也是人類時隔48年之后，再次達成月球探測地月往返之旅的激動瞬間；這一刻，更是航天六院性能功能各異的大小發動機全程暖心護航，推舉長征五號火箭進入預定軌道，助推嫦娥五號探測器實現一個個高難動作，最終順利攬月返鄉的完美見證。
在嫦娥五號地月往返76萬多公里的漫漫征程中，航天六院共研制交付了107臺大小發動機，其中長征五號遙五火箭上配套30臺發動機，包含8臺120噸級液氧煤油發動機、2臺50噸級氫氧發動機及2臺9噸級膨脹循環氫氧發動機，全部是我國新一代綠色環保發動機。沒有這三型液氧煤油發動機和氫氧發動機，就沒有長征五號火箭名列前茅的運載能力，我國首個火星探測器和嫦娥五號探測器這樣大型的深空探測器也就不可能實現發射。它們，是航天六院科研團隊歷時近20年，為我國新一代運載火箭研制出的主動力裝置。
嫦娥五號采用軌道器、返回器、著陸器、上升器的“四器”串聯構型，探測器的飛行模式也有多種組合，存在“四器”組合體、著上組合體、軌返組合體等形態，任務全程要經歷多種飛行姿態和數十次姿態調整。航天六院為探測器配套77臺發動機，既為其提供主要動力，又為其提供俯仰、偏航、滾動的姿態指向控制力矩和軌道調整動力，從而出色完成軌道修正、近月制動、月面上升等一系列繁重任務。尤其是為探測器量身定做的2型3臺新型發動機——3000N軌控發動機和7500N變推力發動機，發揮關鍵作用，全程為探測器落月、取樣和返回提供動力保障。
2020年11月28日，3000N軌控發動機上演的太空“剎車”精準實現嫦娥五號探測器的近月制動，從而成功被月球引力捕獲，順利進入環月軌道。12月1日，7500N變推力發動機展開工作，歷經主動減速、快速調整、接近、懸停避障、緩速下降和自由下落段，嫦娥五號探測器輕盈地踏上了此前人類探測器從未到訪過的位于月球正面風暴洋的呂姆克山脈以北地區。12月3日，嫦娥五號上升器實施月面點火，3000N發動機工作約6分鐘后，將上升器順利送入環月軌道，我國首次地外天體起飛就此實現。12月6日，嫦娥五號上升器歷經4次軌道調整，成功與軌返組合體交會對接，并將月球樣品容器安全轉移至返回器中，完美實現了我國首次月球軌道交會對接。
此次任務中，航天六院共為軌道器、上升器和著陸器研制了我國目前空間飛行器最復雜的三套推進系統。結合嫦娥五號探測器首次月面起飛、首次在38萬公里外的月球軌道上實施無人交會對接、首次攜帶月壤以接近第二宇宙速度返回地球等每一階段特殊要求，航天六院科研團隊對推進分系統的發動機產品開展了多項技術攻關。軌道器上的3000N發動機，為地月轉移、月地轉移中途修正、近月制動、離月加速持續提供著源源不斷的推力。
2020年12月6日，嫦娥五號返回器與上升器分離，進入環月等待階段。當返回器從38萬公里遠的月球疾馳向地球時，飛行速度達到接近每秒11公里的宇宙第二速度，這與以往航天器從數百公里高的近地軌道返回地球時，所保持的每秒8公里的第一宇宙速度差距巨大。為幫助返回器減速飛行而計劃采用的半彈道跳躍式再入返回技術方案，要求返回器先以高速進入大氣層，再借助大氣層提供的升力躍出大氣層，再以第一宇宙速度扎入大氣層，仿佛“打水漂”一般。這一階段中，除了3000N發動機的長程點火、持續發力、精確依據指令運行外，軌道器上的38臺姿控發動機也一路精準護航，使返回器始終保持正確的姿態指向，最終得以安全返回地面。
以嫦娥五號任務為代表的探月任務的成功實施，豎起了我國探月歷史上一座座意義非凡的重要里程碑，并為我國后續開展更為深入的月球探測奠定了堅實的技術基礎。而航天六院研制的發動機圓滿完成助推任務，也成為后續全體航天六院科研人員永攀液體動力高峰的新標桿和新高度。