Deep Impact, uma sonda espacial americana que em 2005 estudou a estrutura do cometa disparando uma massa de 370 kg (810 libras) no núcleo do cometa Tempel 1 e analisando os detritos e a cratera. Em 2007, a sonda flyover Deep Impact recebeu uma nova missão chamada EPOXI, composta por dois projetos: Observação e Caracterização Extrasolar de Planetas (EPOCh) e Deep Impact Extended Investigation (DIXI).
O Deep Impact foi lançado em 12 de janeiro de 2005, em uma órbita solar para se encontrar com o cometa Tempel 1. A sonda tinha duas seções principais, o impactor e a sonda flyby. O impactor foi construído em torno de uma massa de cobre e alumínio com um pequeno estágio propulsor guiado. Os constituintes do cometa podem ser identificados a partir da composição espectral dos ejetos vaporizados. A massa e a velocidade permitiriam aos cientistas deduzir a estrutura do cometa da cratera que foi formada. O sensor de direcionamento do impator dobrou como uma câmera experimental durante a aproximação final. A sonda flyby carregava dois instrumentos principais, imageadores de alta e média resolução, com o sistema de rádio usado como um terceiro experimento para medir possíveis mudanças de velocidade devido à massa do cometa ou arrasto atmosférico. Os criadores de imagens tinham filtros para destacar moléculas diatômicas de carbono e cianogênio nos detritos. Um espectrômetro infravermelho foi projetado para detectar água, monóxido de carbono e dióxido de carbono. O pêndulo foi lançado em 3 de julho de 2005 e atingiu o cometa 24 horas depois, a uma velocidade de 37.000 km (23.000 milhas) por hora. A nave espacial sobrevoou a 500 km (300 milhas) do cometa Tempel 1. O núcleo do cometa Tempel 1 foi altamente poroso. O impacto foi observado por telescópios na Terra, bem como por observatórios de satélite, como os Telescópios Espaciais Hubble e Spitzer. A missão principal terminou em agosto de 2005.
A missão estendida, EPOXI, possui fases de cruzeiro e hibernação, esta última para conservar propulsores e financiamento (principalmente para operações na Terra). Na parte DIXI da missão, a nave espacial Deep Impact sobrevoava o cometa Boethin, mas esse cometa não era visto desde 1986, então a espaçonave foi redirecionada para o cometa Hartley 2 e voou em 4 de novembro de 2010. O redirecionamento foi realizado cortando a trajetória durante o sobrevôo da Terra em 31 de dezembro de 2007. Mais quatro sobrevôos da Terra foram agendados antes do encontro com o cometa Hartley 2. Durante o sobrevôo da Terra em 29 de junho de 2009, o espectrômetro infravermelho da Deep Impact descobriu a assinatura espectral da água na Lua, uma observação que confirmou a descoberta de água da sonda indiana Chandrayaan-1 lá. As observações de Deep Impact também sugeriram que a água surgiu dos íons hidrogênio no vento solar interagindo com o oxigênio dos minerais na superfície lunar. Na parte EPOCh da missão EPOXI, o gerador de imagens de alta resolução é usado para observar os trânsitos de três planetas extra-solares e procurar outros planetas ao redor dessas estrelas. O Deep Impact continuou com o projeto EPOCh após o sobrevôo do cometa Hartley 2.
