截至2008年10月24日，嫦娥一号卫星已正常运行一年。为充分挖掘嫦娥一号卫星的使用价值，储备关键技术，积累工程经验，北京航天飞行控制中心(北京中心)于2008年12月组织了在轨扩展性实验，于12月6至20日期间对嫦娥一号卫星实施了多次变轨实验。上海天文台VLBI测轨分系统承担了卫星变轨以及其它在轨实验的跟踪测量任务。

为了完成此次变轨任务，上海天文台VLBI测轨分系统进行了精心准备和多次演练。2008年11月份，VLBI中心经过与北京中心和各观测台站多次协调后，组织编写了VLBI测轨分系统变轨实验实施方案。11月24日至12月4日，VLBI中心利用中国科技网组织多次实时跟踪测量演练，对发现的问题及时报告和总结，确定了相应的预防应急措施。

嫦娥一号卫星于12月6日开始变轨，从距月面约200公里的圆轨道降至100公里的极轨圆轨道。VLBI分系统进行了准实时跟踪测量，利用网络将4台站的数据实时传至VLBI中心进行处理，并将测量结果发送给北京中心。

12月9日至13日，为下次变轨做准备，VLBI分系统对位于100公里圆轨道的卫星道进行实时跟踪监测，并在观测结束后将测定轨结果及时发送给北京中心。

12月19日北京时间凌晨2时，嫦娥一号卫星再次实施轨道制动，将环月轨道的近月点降至距月面17公里。由于月球重力场的影响，12月19日12时，嫦娥一号卫星环月轨道近月点已飘移至距月面15公里。VLBI测轨分系统进行了全程跟踪测量，在试验期间和试验后，多次将高精度测定轨结果及时发送给北京中心。

12月20日8时，嫦娥一号卫星又一次实施轨道机动，抬高近月点至100公里，重新回到距月面100公里的圆轨道。VLBI测轨分系统再次进行了全程跟踪测量，并把准确的测定轨结果及时发送给北京中心，完成变轨试验。

此次嫦娥一号卫星变轨试验期间，北京中心在收到VLBI测轨分系统发送的测量数据后立即用于定轨计算，数据的有效率达到95%以上，延迟率观测量的误差为10e-4m/s量级，延迟观测量的误差约为2米，北京中心对VLBI测轨系统提供的数据质量表示满意。

此外，VLBI中心针对变轨期间的观测成功进行了大动态范围快速卫星条纹搜索新技术实验，使VLBI分系统在变轨后预报轨道误差较大的不利条件下，依然得到了高精度测量结果，为后续探月工程的着陆与返回过程测量积累经验。