Por vezes, uma nave espacial não consegue parar. As limitações de combustível tornam a inserção em órbita impossível, pelo que as missões se contentam com uma passagem próxima. Um sobrevoo envia uma sonda em torno de um corpo celeste a alta velocidade, recolhendo dados durante um breve período.

A geometria é implacável. Os instrumentos precisam de funcionar à primeira, apontando com precisão durante o encontro. Os dados demoram frequentemente horas ou dias a serem transmitidos, uma vez que o sinal é fraco e a distância é enorme.

Missões de sobrevoo notáveis

• A Voyager 2 passou por Júpiter, Saturno, Urano e Neptuno.
• A sonda New Horizons passou por Plutão em 2015.
• A sonda solar Parker realiza sobrevoos solares repetidos.
• Sobrevoos da Cassini pelas luas de Saturno antes da inserção em órbita.

Os sobrevoos também servem como assistência gravitacional. Uma nave espacial passa em frente a um planeta para mudar de velocidade ou de direção sem queimar combustível. Os planeadores de missões utilizam estas manobras para alcançar alvos que, de outra forma, estariam fora do seu alcance.