美国宇航局的火星奥德赛太空探测器开始使用其热发射成像系统绘制火星表面地图。
2001 Mars Odyssey 是围绕火星运行的机器人宇宙飞船。该项目由美国宇航局开发，并外包给洛克希德马丁公司，整个任务的预计成本为 2.97 亿美元。它的任务是使用光谱仪和热成像仪来探测过去或现在的水和冰的证据，以及研究地球的地质和辐射环境。希望奥德赛获得的数据将有助于回答火星上是否存在生命的问题，并对未来火星上的宇航员可能经历的辐射进行风险评估。它还充当好奇号火星车以及之前的火星探测车和凤凰号着陆器与地球之间的通信中继。该任务被命名为向 Arthur C. Clarke 致敬，唤起了他和斯坦利库布里克 1968 年电影 2001：太空漫游的名字。奥德赛于 2001 年 4 月 7 日由 Delta II 火箭从卡纳维拉尔角空军基地发射升空，并且于 2001 年 10 月 24 日 02:30 UTC（10 月 23 日，19:30 PDT，22:30 EDT）到达火星轨道。 2002 年 5 月 28 日（sol 210），美国宇航局报告说，奥德赛的 GRS 仪器检测到大量氢，表明在行星表面一米范围内必须有冰，并着手绘制浅表层以下水的分布图。该轨道器还在赤道地区表面附近发现了大量的大块水冰沉积物。到 2010 年 12 月 15 日，它打破了火星服务时间最长的航天器记录，运行时间为 3,340 天。在过去的十年中，奥德赛还成为美国宇航局火星表面探索者的主要通信方式，直至好奇号火星车。它目前保持着在地球以外的行星轨道上运行时间最长的持续活跃航天器的记录，领先于先锋金星轨道器（服役 14 年）和火星快车（服役超过 17 年），为 20 年零 7 个月和 11 天。截至 2019 年 10 月，它位于火星周围的极地轨道，半长轴约为 3,800 公里或 2,400 英里。它有足够的推进剂运行到 2025 年。
美国国家航空航天局 (NASA) 是美国联邦政府的一个独立机构，负责民用太空计划以及航空航天研究。美国国家航空航天局成立于 1958 年，继承了国家航空咨询委员会 (NACA)。新机构将具有明显的民用定位，鼓励在空间科学中的和平应用。自成立以来，美国的大部分太空探索工作都是由 NASA 领导的，包括阿波罗登月任务、Skylab 空间站以及后来的航天飞机。 NASA 正在支持国际空间站，并监督猎户座宇宙飞船、太空发射系统、商业载人飞船和计划中的月球门户空间站的开发。该机构还负责发射服务项目，该项目负责监督发射操作和美国宇航局无人发射的倒计时管理。
NASA 的科学专注于通过地球观测系统更好地了解地球；通过科学任务理事会的太阳物理学研究计划的努力推进太阳物理学；使用先进的机器人航天器（例如新视野号）探索整个太阳系的天体；并通过大天文台和相关计划研究天体物理学主题，例如大爆炸。