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根據央視新聞報導，中國大陸長征五號運載火箭在5月3日17時27分準時發射，飛行1個多小時後準確進入地月轉移軌道，長征五號順利完成發射任務。
根據央視新聞直播，嫦娥六號所在的文昌航天發射場於發射約10分鐘前開始下雨，為適應海南高溫高濕多雨的環境，已提前為火箭做防雨防濕的設計，專家指出，在無雷電的狀況下，仍可以在中小雨的環境中發射。
發射後，長征五號依序完成推進器分離、酬載護罩脫離、一級火箭分離等工作，最後完成器箭分離和探測器太陽帆板展開，成功將嫦娥六號從地球送往月球。
這次負責將嫦娥六號送入太空的長征五號為中國大陸運載能力最強的火箭，又被稱為「胖五」。是繼嫦娥五號任務之後，時隔3年多再次承擔探月工程相關發射任務，
嫦娥六號將前往月球背面南極-艾特肯盆地（South Pole–Aitken basin），進行形貌探測和地質背景勘察等工作，採集不同地域、不同年齡的月球樣品，帶回地球。這將是人類首次進行月球背面取樣。
中國航天科技集團王子瑜稱告訴央視新聞記者，長征五號運載火箭在製作過程中突破5公尺箭體結構、無毒無污染液氧煤油和氫氧動力為代表等多項關鍵技術，將火箭的運載能力提升兩倍以上，近地軌道運載能力已經達到了25噸級。
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