Sondele spațiale poartă instrumente în spațiu pentru a face măsurători care nu pot fi făcute pe Pământ. Temperatura, spectrul, câmpurile magnetice și radiațiile cuprind doar câteva dintre tipurile de fenomene măsurate. Sondele spațioase merg pe o rachetă și apoi se separă și se stabilește un curs bazat pe instrucțiunile operatorilor de la Terra și instrucțiunile pre-programate la bord. La sosire, instrumentele încep să ia măsurători și să le transmită înapoi pe Pământ.
Sondele spațiale poartă în mod obișnuit un pachet de instrumente bazat pe misiune, echipamente de comunicații pentru transmiterea datelor și un sistem de ghidare. Energia la bord vine de la baterii sau celule de combustibil pentru misiuni scurte, panouri solare pentru cercetarea planetelor interioare sau un mic reactor nuclear pentru a călători pe planetele exterioare. Odată lansate, sondele de spațiu se deplasează la destinație pe propriul impuls. În unele cazuri, o pistă gravitațională poate ajuta la accelerarea sondei utilizând forța atractivă a unui alt corp, cum ar fi o lună, pentru a trage sonda spre destinația sa.
La sosire, sondele spatiale pot zbura dupa destinatie, facand observatii in timp ce calatoresc, merg pe orbita sau coboara la suprafata. Uneori, o sondă orbitează pentru o perioadă de timp și apoi, pe măsură ce misiunea sa se termină, se prăbușește pe planetă, transmiteând date până când este distrusă.
Pentru că sunt fără pilot, sondele spațiului au câteva avantaje reale. Ele pot măsura datele în medii foarte ostile, cum ar fi suprafața fierbinte a lui Venus sau lacurile cu metan de pe Titan, cea mai mare lună a lui Saturn. Aceștia pot face călătorii foarte lungi fără resurse critice de susținere a vieții, cum ar fi oxigenul, apa și alimentele.
Sondele timpurii lansate în anii 1950 au făcut măsurători în jurul Pământului și al lunii. La începutul anilor 1960, sondele spatiale au explorat Venus și Marte, oferind observatorilor Pământului primele date reale despre aceste planete. Sondele spațiale către planetele exterioare mari, lansate în anii 1970, au făcut o serie de descoperiri semnificative. Voyager 1, lansat în 1977, a explorat mai întâi Jupiter și Saturn și apoi a fost ghidat să exploreze spațiul adânc. Încă transmite date în timp ce călătorește dincolo de sistemul solar. În anii 1980, noi sonde spațiale au orbit pe planetele exterioare și pe lunile lor pentru studiu extins, trimițând mii de imagini împreună cu alte date fizice pentru analiză.
