Una sonda spaziale profonda è un drone spaziale che compie un viaggio di sola andata nello spazio profondo per raccogliere informazioni scientifiche e trasmetterle sulla Terra. Le sonde raccolgono materiale prezioso e talvolta sono un argomento di interesse pubblico. Alcuni esempi includono i veicoli spaziali Pioneer e Voyager lanciati dalla National Aeronautics and Space Administration (NASA) negli Stati Uniti. I costi individuali per una singola sonda possono essere molto elevati, poiché i ricercatori devono progettare i sistemi e i componenti nuovi ogni volta, applicando le informazioni apprese dai precedenti successi e fallimenti.
La sonda trasporta strumenti scientifici in grado di registrare dati in diversi formati. Questi includono telecamere e sensori per rilevare radiazioni, isotopi di interesse, temperatura e altri dati. La sonda può trasmettere regolarmente dati, oppure i ricercatori possono contattarla periodicamente per un download. Mentre viaggia, i segnali possono diventare più deboli e alla fine la sonda per lo spazio profondo non risponderà al contatto dalla Terra. Le sonde perdute continueranno a viaggiare, potenzialmente per milioni di anni.
La progettazione di una sonda per lo spazio profondo deve includere un rivestimento resistente per la protezione. I livelli di radiazione sono molto elevati nello spazio e possono interferire con i sistemi a bordo della sonda. Inoltre, c’è anche il rischio di collisioni di oggetti che deve essere considerato. I ricercatori non vogliono lanciare una sonda solo per perderla quasi subito a causa di un incidente. Il rivestimento resistente può anche fornire isolamento, poiché lo spazio è molto freddo e molti sistemi elettrici non funzioneranno correttamente nel freddo estremo dello spazio profondo.
Soddisfare le esigenze di alimentazione di una sonda per lo spazio profondo può essere un compito complesso. Le sonde utilizzano pannelli solari per generare energia per alimentare i loro sistemi e si affidano anche a generatori termici di radioisotopi, che sfruttano il calore creato dal decadimento nucleare per produrre energia. La sonda in genere spegne anche i sistemi quando non sono necessari. I sistemi di guida e controllo rimangono alimentati, mentre le telecamere e i sensori sono spenti fino a quando il sistema non li riaccende.
La sonda per lo spazio profondo ha anche un array di batterie. Le batterie al litio-cloruro di tionile sono comunemente utilizzate nelle missioni nello spazio profondo e nei rover come quelli atterrati su Marte. Le batterie hanno una capacità di archiviazione molto ampia. La lunga durata delle operazioni può comportare nel tempo notevoli esigenze di potenza. Le agenzie spaziali possono affidare lo sviluppo delle batterie ad aziende specializzate in grado di soddisfare la necessità di batterie ad alta capacità estremamente durevoli.