Duboka svemirska sonda je dron svemirske letjelice koji u jednom smjeru putuje u duboki svemir kako bi prikupio znanstvene informacije i odašio ih natrag na Zemlju. Sonde prikupljaju vrijedan materijal i ponekad su tema od javnog interesa. Neki primjeri uključuju letjelice Pioneer i Voyager koje je lansirala Nacionalna uprava za aeronautiku i svemir (NASA) u Sjedinjenim Državama. Individualni troškovi za jednu sondu mogu biti vrlo visoki, budući da istraživači moraju svaki put dizajnirati nove sustave i komponente, primjenjujući informacije koje su naučili iz prethodnih uspjeha i neuspjeha.
Sonda nosi znanstvene instrumente sposobne za snimanje podataka u brojnim formatima. To uključuje kamere kao i senzore za prikupljanje radijacije, izotopa od interesa, temperature i drugih podataka. Sonda može redovito prenositi podatke ili je istraživači mogu povremeno kontaktirati radi preuzimanja. Dok putuje, signali mogu postati slabiji i na kraju sonda za duboki svemir neće reagirati na kontakt sa Zemlje. Izgubljene sonde će nastaviti putovati, potencijalno milijunima godina.
Dizajn sonde za duboki svemir mora uključivati čvrstu oblogu za zaštitu. Razine zračenja su vrlo visoke u svemiru i mogu ometati sustave na sondi. Osim toga, postoji rizik od sudara objekata koji se također mora uzeti u obzir. Istraživači ne žele pokrenuti sondu samo da bi je gotovo odmah izgubili zbog nesreće. Teška obloga također može pružiti izolaciju, budući da je prostor vrlo hladan i mnogi električni sustavi neće ispravno funkcionirati u ekstremnoj hladnoći dubokog svemira.
Zadovoljavanje potreba za napajanjem sonde dubokog svemira može biti složen zadatak. Sonde koriste solarne ploče za generiranje energije za napajanje svojih sustava, a također se oslanjaju na radioizotopne toplinske generatore, koji iskorištavaju toplinu stvorenu nuklearnim raspadom za proizvodnju energije. Sonda također obično isključuje sustave kada nisu potrebni. Sustavi za navođenje i upravljanje ostaju uključeni, dok su kamere i senzori isključeni dok ih sustav ponovno ne uključi.
Sonda dubokog svemira također ima niz baterija. Litij-tionil kloridne baterije obično se koriste u misijama u duboki svemir, kao i roverima poput onih koji su sletjeli na Mars. Baterije imaju vrlo veliki kapacitet pohrane. Dugo trajanje rada može rezultirati značajnim potrebama za energijom tijekom vremena. Svemirske agencije mogu ugovoriti razvoj baterija sa specijaliziranim tvrtkama koje su sposobne zadovoljiti potrebu za iznimno izdržljivim baterijama velikog kapaciteta.