进入21世纪以后，全球掀起了新一轮的探月热潮。月球探测作为一项能够综合体现了一个国家的科技实力、军事实力和综合实力的任务，其涉及了很多方面的前言技术，吸引着众多学者的目光。本文从探月转移轨道设计和返回再入制导两个方面对载人登月任务进行了研究。本文对人类探月活动进行了回顾，并详细调研了探月轨道设计的相关技术概况，综合分析了月球探测任务的地球返回再入的各种制导方法。作为探月轨道设计的理论基础，给出了所需要的坐标系及时间的定义，然后给出了基于fg函数的圆锥曲线递推算法，并分析了探月轨道设计中的几个关键问题。基于拼接圆锥曲线方法，本文对月球探测轨道进行了初步设计。在充分考虑各种约束的情况下，通过搜索发射时刻、停泊轨道滑行时间、关键点的速度增量等参数，得到了从发射到返回着陆全过程的初步设计轨道。本文将探月轨道分为两个部分：地月直接转移轨道和月球返回转移轨道，分别对其进行设计。为了适应低升阻比飞行器的大航程要求，本文基于解析预测-校正制导方法设计了一种大气跳跃再入轨迹。首先通过匹配渐进展开法获得了大气跳跃再入轨迹的封闭解析解，基于此解析解实时预测飞行器的剩余航程，并通过不断调整倾侧角调节最后的落点精度。在跳跃再入飞行的不同阶段，设计了不同的制导策略。最后的仿真结果证明此方法的有效性。