As sondas espaciais carregam instrumentos para o espaço para fazer medições que não podem ser feitas na Terra. Temperatura, espectro, campos magnéticos e radiação compreendem apenas alguns dos tipos de fenômenos medidos. As sondas espaciais cavalgam no topo de um foguete e, em seguida, se separam e definem um curso com base nas instruções dos operadores baseados na Terra e nas instruções pré-programadas a bordo. Na chegada, os instrumentos começam a fazer medições e a transmiti-las de volta à Terra.
As sondas espaciais normalmente carregam um pacote de instrumentos baseado na missão, equipamento de comunicação para transmitir os dados e um sistema de orientação. A energia a bordo vem de baterias ou células de combustível para missões curtas, painéis solares para pesquisar os planetas internos ou um pequeno reator nuclear para viajar aos planetas externos. Uma vez lançadas, as sondas espaciais viajam para seu destino em seu próprio impulso. Em alguns casos, um estilingue gravitacional pode ajudar a acelerar a sonda usando a força atrativa de outro corpo, como uma lua, para puxar a sonda em direção ao seu destino.
Na chegada, as sondas espaciais podem voar até seu destino, fazendo observações enquanto viajam, entram em órbita ou descem à superfície. Às vezes, uma sonda orbita por um período de tempo e então, quando sua missão termina, ela se choca com o planeta, transmitindo dados até que seja destruída.
Por não serem tripuladas, as sondas espaciais têm algumas vantagens reais. Eles podem medir dados em ambientes muito hostis, como a superfície quente de Vênus ou os lagos de metano em Titã, a maior lua de Saturno. Eles podem fazer viagens muito longas sem recursos essenciais de suporte de vida, como oxigênio, água e comida.
As primeiras sondas espaciais lançadas na década de 1950 fizeram medições ao redor da Terra e da lua. No início dos anos 1960, as sondas espaciais exploraram Vênus e Marte, dando aos observadores da Terra seus primeiros dados reais sobre esses planetas. As sondas espaciais para os grandes planetas exteriores, lançadas na década de 1970, fizeram uma série de descobertas significativas. A Voyager 1, lançada em 1977, explorou Júpiter e Saturno pela primeira vez e, em seguida, foi guiada para explorar o espaço profundo. Ele ainda transmite dados enquanto viaja além do sistema solar. Na década de 1980, novas sondas espaciais orbitaram os planetas externos e suas luas para um estudo estendido, enviando de volta milhares de fotos junto com outros dados físicos para análise.
