受月球的天体转动特征、可利用的地面测控站分布等因素的制约，部分环月轨道或月球表面存在无法或无法连续与地面建立测控链路的轨道或区域，拟运行于这些轨道的环月飞行器无法实现对地实时数据传输，拟着陆于这些区域的月球探测器的降落过程无法实现连续跟踪与测控、着陆后的探测数据无法及时有效地发回地球，因此需要通过月球中继达到任务目标。月球中继需要提供的任务支持能力主要包括：支持完成对月球探测器的测控任务；支持对月球探测器的高速数据传输任务；支持对地高速数据传输任务；实时性要求。

1950年，A.克拉克（Arthur Clarke，英国，1917～2008）提出地月L₂平动点是向月球背面进行广播和电视转播的理想位置，这是月球中继通信的最早想法。

20世纪60～70年代，月球中继的研究工作随着月球探测任务的兴起和阿波罗登月计划的实施而开展。在美国国家航空航天局的组织下，美国的相关研究机构、大学和工业部门对月球中继通信卫星系统开展研究论证工作，提出多种月球中继通信系统的解决方案，掀起月球中继通信卫星研究的第一轮热潮。各方案主要针对月球背面和极区的通信需求，通过平动点卫星或环月中继星座系统实现通信。20世纪90年代开始，美国和欧洲论证提出多个针对月球背面和两极的着陆探测任务，月球中继通信卫星是论证的重点之一。但由于技术能力的限制以及缺乏迫切的需求，上述研究论证工作停留在设想和概念阶段，未在工程上实现。日本在2007年9月13日发射的“月女神”号由一颗主探测器和两颗子探测器组成，其中的中继子探测器R星是一颗伴飞模式的辅助中继通信子卫星，当主探测器无法与地面站通信时，其四路跟踪数据通过R星进行下行传输。

中国的“嫦娥”4号中继星“鹊桥”是首颗全任务时段支持的月球中继通信卫星。该中继星于2018年5月21日发射，同年6月14日进入地月拉格朗日L₂点的Halo使命轨道，为2018年12月8日发射的“嫦娥”4号着陆器和巡视器提供中继通信服务，支持其完成月球背面的着陆和巡视勘察探测任务。

支持月球背面探测任务的地月L2点Halo轨道上中继通信构想示意图