2011年8月25日，嫦娥二號精確飛抵L2點并進入環繞軌道，標志著三項拓展試驗圓滿成功。我國成為世界上繼歐空局和美國之后第三個造訪L2點的國家和組織。此后，嫦娥二號環繞L2點進行了為期10個月的科學探測，獲得了地球遠磁尾離子能譜、太陽耀斑爆發和宇宙伽馬爆的大量科學數據。
邁向700萬公里深空：嫦娥二號再創“中國高度”
2012年3月，嫦娥二號環繞L2點飛行200余天，全面完成了拓展任務工程目標和科學探測任務。然而航天人沒有停下腳步，如何發揮“嫦娥”的余熱，早在醞釀之中。總師系統對若干方案進行深入論證后，最終建議飛往更遠的深空探測小行星，以充分發揮嫦娥二號衛星的科學和技術試驗潛力。
依據交會時間、交會星地距離、速度增量、小行星亮度等約束條件，在已知的60多萬顆小行星中，圖塔蒂斯小行星被確定為嫦娥二號拓展試驗探測目標。這顆近地小行星因運行時與地球距離近，被美國航空航天局列入“潛在危險小行星名單”。
今年6月1日，已在日地拉格朗日L2點開展了10個月科學探測的嫦娥二號衛星，成功脫離L2點環繞軌道，開始了中國航天史上最遠的一次“太空長征”。
這次再拓展任務能否成功，關鍵在于圖塔蒂斯小行星軌道能否預測精準。工程總體組織地面應用系統及有關單位，集中國內多臺天文光學望遠鏡，多家天文臺聯合攻關，對圖塔蒂斯小行星的運行軌道進行了連續精確測定。
為確保對嫦娥二號進行有效測控，總裝備部、中電集團、中科院通力合作加緊推進喀什米35和佳木斯66米兩個大型深空測控站，以及上海65米甚長線射電干涉測量站研制建設，并使三大站于今年10月投入使用，標志著我國深空測控網正式建成。
12月13日16時30分，嫦娥二號與圖塔蒂斯小行星由遠及近擦身而過，并對小行星進行了光學成像。至此，嫦娥二號再拓展試驗圓滿成功。嫦娥二號再拓展試驗的成功實施，使我國首次擁有了飛入行星際的探測器；首次突破并掌握了700萬公里遠的軌道設計與控制技術；采用光學定軌，形成了具有中國特色的圖塔蒂斯小行星軌道；通過在衛星飛行中對我國新建成的喀什35米和佳木斯66米兩個深空站和上海65米VLBI站進行標校試驗，實戰檢驗了我國深空測控、天文觀測的水平和能力，為我國未來的深空探測活動，尤其是小行星探測奠定了堅實的基礎。
飛越小行星后，嫦娥二號衛星還將繼續向更遠的深空飛行。從備份星到先導星，從月球探測衛星到太陽系人造小行星，原本設計壽命僅6個月的嫦娥二號，目前已經超期服役20余月。它的一次次華麗蛻變，不斷將中國深空探測向前推進。