Deep Impact, una sonda espacial estadounidense que en 2005 estudió la estructura cometaria disparando una masa de 370 kg (810 libras) contra el núcleo del cometa Tempel 1 y analizando después los restos y el cráter. En 2007, a la nave espacial Deep Impact se le asignó una nueva misión denominada EPOXI, que consta de dos proyectos: Observación y Caracterización de Planetas Extrasolares (EPOCh) e Investigación Extendida del Impacto Profundo (DIXI).
Deep Impact fue lanzada el 12 de enero de 2005 en una órbita solar para encontrarse con el cometa Tempel 1. La nave tenía dos secciones principales, el impactador y la nave de vuelo. El impactador estaba construido en torno a una masa de cobre y aluminio con una pequeña etapa propulsora guiada. Los componentes del cometa podían identificarse a partir de la composición espectral de los eyectas vaporizados. La masa y la velocidad permitirían a los científicos deducir la estructura del cometa a partir del cráter que se formó. El sensor de orientación del impactador hizo las veces de cámara experimental durante la aproximación final. La nave espacial de aproximación llevaba dos instrumentos primarios, los generadores de imágenes de alta y media resolución, y el sistema de radio se utilizaba como tercer experimento para medir los posibles cambios de velocidad debidos a la masa del cometa o al arrastre atmosférico. Las imágenes tenían filtros para resaltar las moléculas diatómicas de carbono y cianógeno en los restos. Un espectrómetro infrarrojo fue diseñado para detectar agua, monóxido de carbono y dióxido de carbono. El impactador fue liberado el 3 de julio de 2005 y chocó con el cometa 24 horas después a una velocidad de 37.000 km por hora. La nave espacial de sobrevuelo voló a menos de 500 km (300 millas) del cometa Tempel 1. El núcleo del cometa Tempel 1 resultó ser muy poroso. El impacto fue observado por telescopios en la Tierra, así como por observatorios satelitales como los telescopios espaciales Hubble y Spitzer. La misión principal finalizó en agosto de 2005.
La misión extendida, EPOXI, tiene fases de crucero y de hibernación, esta última para conservar el propulsor y la financiación (principalmente para las operaciones en la Tierra). En la parte DIXI de la misión, la nave espacial Deep Impact debía pasar por el cometa Boethin, pero este cometa no había sido visto desde 1986, por lo que la nave fue reorientada hacia el cometa Hartley 2 y pasó por él el 4 de noviembre de 2010. La reorientación se llevó a cabo ajustando la trayectoria durante el sobrevuelo de la nave a la Tierra el 31 de diciembre de 2007. Antes del encuentro con el cometa Hartley 2 se programaron otros cuatro sobrevuelos de la Tierra. Durante el sobrevuelo de la Tierra, el 29 de junio de 2009, el espectrómetro infrarrojo de Deep Impact encontró la firma espectral del agua en la Luna, una observación que confirmó el hallazgo de la sonda india Chandrayaan-1. Las observaciones de Deep Impact también sugirieron que el agua surgía de los iones de hidrógeno del viento solar que interactuaban con el oxígeno de los minerales de la superficie lunar. En la parte EPOCh de la misión EPOXI, el generador de imágenes de alta resolución se utiliza para observar los tránsitos de tres planetas extrasolares y para buscar otros planetas alrededor de esas estrellas. Deep Impact continuó con el proyecto EPOCh tras su sobrevuelo del cometa Hartley 2.