嫦娥四号原本是嫦娥三号的备份版本，但毫无疑问，目前它的科学和工程目标都大大超出了前者。在嫦娥四号动力下降过程中，它需要鹊桥号配合完成全部动作，这就要求对星上传感器和核心降落辅助设备进行全新升级。
月面微型生态圈，带有马铃薯、蚕、拟南芥和生命支撑系统（图源：重庆大学）
基于过往经验，嫦娥四号对月球车进行了一定改进，以期延长使用寿命，扩大科研成果。太阳能帆板系统也升级为高效三结砷化镓材料，能量来源更强劲。对嫦娥三号已有的测月雷达等设备进行升级。
此外，在科学仪器上，为充分利用月球背后的“干净”天文观测条件，它新增了探测中子及辐射剂量、低频射电和中性原子等一系列设备。除了科研，它还携带了一个以科普为主要目标的月面微型生态圈，里面有几种生物，也是人类首次进行月面生物实验。
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