为了提高测控精度，嫦娥三号还启用了多处天文台配合地面测控。包括云南昆明40米口径和北京密云50米口径射电望远镜，以及中科院上海天文台刚建成的65米口径射电望远镜，为嫦娥三号任务提供精确测控保障。
　　“测控网和天文台相互备份，可以确保遥操作精准。”庞之浩说，两个以上的天文射电望远镜组合起来可以实现测轨和定轨，于是我国采用了测控网与天文测量技术联合测轨的方法，用以提高定轨精度。
　　这种联合测控的方式将在未来的深空测控网中得到更多应用。按照计划，佳木斯64米口径测控站、喀什35米口径测控站以及将于2016年建成的南美测控站将构成的三站联网的深空测控网。而未来新疆乌鲁木齐天文观测站要建立80米口径望远镜，也将是未来深空测控的补充力量。

海外布局“一波三折”

　　2011年11月3日，在神舟八号和天宫一号交会对接时，北京航天飞控中心的大屏幕上出现了在澳大利亚西部城市当加拉设立的测控站画面，引起了包括美国在内的航天大国的关注。
　　中国的官方报道称，由于在天宫一号和神舟八号交会对接任务中，系统需要同时完成对两个航天器的测控通信管理，针对这一要求，新建了澳大利亚当加拉监测站。
　　据了解，澳大利亚批准中国在澳大利亚西部的当加拉测控站园区内设立中国地面测控站的条件是只能民用。当地报纸报道说，测控站是由瑞典空间公司建立的，后来被租借给北京，但关键设备都是从中国运来。
　　由于其独特的地理位置，加上澳大利亚是美国的传统盟国，美国在澳大利亚有驻军及军事设施，中国首次在美国的盟国建立这类设施，引起了美国的警惕。尽管瑞典空间研究中心和澳大利亚当局解释说，测控站只用于民用，但并未消除美国的疑虑。
　　事实上，中国自1990年代开始尝试在国外建立陆基测控站。目前已在海外建立了五个可以使用的航天测控站。这些海外测控站与海基测量船、国内陆基以及天链1号、2号组成一道先进的航天测控网。
　　如同当加拉监测站一样，中国建立海外陆基测控站过程中一波三折，经历过各种干扰。
　　1995年，由于中国发射卫星后要专门派遣远望号测控船到南太平洋进行测控，耗资巨大。经有关部门分析论证，提出在附近的基里巴斯建一个测控站，以节省大笔费用。从1995年6月开始，中方先后多次与基里巴斯商谈建站事宜。1996年基里巴斯政府答应租给中国政府一块位于塔拉瓦面积一公顷的土地并正式达成协议。塔拉瓦测控站1997年1月开建，当年6月6日建成，成为中国在国外建立的第一个自主航天测控站。
　　建成使用期间，塔拉瓦测控站多次测控了中国发射的卫星，成为中国航天测控网的一个组成部分。不过，后因2003年基里巴斯政局变化，基里巴斯新政府与台湾“建交”，中方最终从塔拉瓦测控站撤出。此后，主要依赖远望系列测控船在南半球监控卫星和飞船。
　　虽然塔拉瓦测控站的建设最终流产，但在巴基斯坦和非洲等地测控站的建立将海外布局推进了一大步。
　　1998年，根据中国航天飞船的工艺要求和总体安排，决定在巴基斯坦卡拉奇建立一个航天测控站。卡拉奇站站址选在巴基斯坦空间与上层大气研究委员会的院内，1999年10月1日落成，成为中国第二个海外测控站，为神舟一号、二号的发射回收提供了支持。
　　此后，由于中国航天重点实施载人航天工程，每次飞船执行任务对精确测控提出了更高要求，所以新建的海外测控站多根据载人飞船的飞行轨迹进行选点布局。
　　在中国前驻纳米比亚大使陈来元的记忆中，由于神舟飞船返回段航程经过南部非洲靠近纳米比亚上空，需要在纳米比亚建立航天测控站以实现全程跟踪测量，但纳米比亚站的建立也同样一波三折。
　　2000年10月，中国与纳米比亚签署建站协定，但此后租地问题上出现了麻烦，最后中方只得向时任纳米比亚总统努乔马求助，在努乔马过问和关照下，中方得以先动工建站，再补办相关手续。2001年1月中旬测控站动工建设，7月下旬落成后，即发挥作用。神舟三号、四号飞船及五号载人飞船的顺利返回，与该站准确测控并发出正确指令密切相关。
　　另一个非洲测控站马林迪站则直接与神舟五号的任务有关。
　　由于神舟五号是载人飞船，必须确保搜救组能在最短的时间里寻找到着陆的飞船，必须在赤道附近西经40度左右的区域内建一个“望塔”来填补将近10分钟的数据真空。
　　2003 年初，中国航天测控工程专家组与与罗马大学和意大利航空局进行合作谈判，决定租用意大利罗马大学布罗格里奥空间中心建在马林迪的圣马可营地，并从国内调配专家和设备组建了马林迪航天测控站。
　　马林迪测控站是神舟五号和神舟六号发射工程中唯一一个部分租用的测控站。完成神舟五号飞船测控任务后，马林迪测控站成为中国西安卫星测控中心测控网络中第4个重要的测控节点。
　　神舟七号飞船将执行出舱实验任务，为保证出舱活动的安全，中国又在智利增加一个测控站。2008年中国在智利圣地亚哥建立了中国卫星测控站，由此，中国航天测控网节点开始进入南美腹地，国外测控站的总数达到5个。
　　智利圣地亚哥站先后参与了中国一些重大航天项目的地面测控工作，特别是2010年10月1日对“嫦娥二号”的测控，由于该站的启用，加上与欧洲空间操作中心及所属的位于南美的库鲁测控站进行合同，使得测控通信覆盖率达到98%。
　　按照中国探月任务目标要求，中国将在2016年完成航天测控全球网络布局，并具备深空探测能力，用于支持未来中国探月工程的月球探测器返回地球、载人登月、火星探测及其他深空探测任务。