Deep Impact, une sonde spatiale américaine qui, en 2005, a étudié la structure cométaire en projetant une masse de 370 kg (810 livres) dans le noyau de la comète Tempel 1, puis en analysant les débris et le cratère. En 2007, le vaisseau spatial de survol Deep Impact s'est vu confier une nouvelle mission appelée EPOXI, composée de deux projets: l'observation et la caractérisation de la planète extrasolaire (EPOCh) et la recherche approfondie à impact étendu (DIXI).
Deep Impact a été lancé le 12 janvier 2005 sur une orbite solaire pour rencontrer la comète Tempel 1. Le vaisseau spatial avait deux sections principales, l'impacteur et le vaisseau spatial survol. L'impacteur a été construit autour d'une masse de cuivre et d'aluminium avec un petit étage propulsif guidé. Les constituants de la comète ont pu être identifiés à partir de la composition spectrale de l'éjecta vaporisé. La masse et la vitesse permettraient aux scientifiques de déduire la structure de la comète du cratère qui s'est formé. L'Impactor Targeting Sensor a également fait office de caméra expérimentale lors de l'approche finale. Le vaisseau spatial survolé transportait deux instruments principaux, des imageurs haute et moyenne résolution, avec le système radio utilisé comme troisième expérience pour mesurer les changements de vitesse possibles dus à la masse de la comète ou à la traînée atmosphérique. Les imageurs avaient des filtres pour mettre en évidence les molécules de carbone et de cyanogène diatomiques dans les débris. Un spectromètre infrarouge a été conçu pour détecter l'eau, le monoxyde de carbone et le dioxyde de carbone. L'impacteur a été libéré le 3 juillet 2005 et a heurté la comète 24 heures plus tard à une vitesse de 37 000 km (23 000 milles) par heure. Le vaisseau spatial survolé a volé à moins de 500 km (300 miles) de la comète Tempel 1. Le noyau de la comète Tempel 1 s'est révélé très poreux. L'impact a été observé par des télescopes sur Terre, ainsi que par des observatoires satellites tels que les télescopes spatiaux Hubble et Spitzer. La mission principale s'est terminée en août 2005.
La mission étendue, EPOXI, comporte des phases de croisière et d'hibernation, cette dernière pour conserver le propulseur et le financement (principalement pour les opérations sur Terre). Dans la partie DIXI de la mission, le vaisseau spatial à survol Deep Impact devait survoler la comète Boethin, mais cette comète n'avait pas été vue depuis 1986, de sorte que le vaisseau spatial a été reciblé pour la comète Hartley 2 et a volé par lui le 4 novembre 2010. Le reciblage a été accompli en ajustant la trajectoire lors du survol de la Terre par le vaisseau spatial le 31 décembre 2007. Quatre survols supplémentaires de la Terre étaient prévus avant la rencontre avec la comète Hartley 2. Lors du survol de la Terre le 29 juin 2009, le spectromètre infrarouge de Deep Impact a trouvé la signature spectrale de l'eau sur la Lune, une observation qui a confirmé la découverte d'eau par la sonde indienne Chandrayaan-1. Les observations de Deep Impact ont également suggéré que l'eau provenait des ions hydrogène du vent solaire interagissant avec l'oxygène des minéraux à la surface lunaire. Dans la partie EPOCh de la mission EPOXI, l'imageur haute résolution est utilisé pour observer les transits de trois planètes extrasolaires et pour rechercher d'autres planètes autour de ces étoiles. Deep Impact a poursuivi le projet EPOCh après le survol de la comète Hartley 2.
