2015年1月4日，冥王星的遠距離遭遇行動開始。在這一天，使用機載LORRI成像儀和拉爾夫望遠鏡拍攝的目標圖像只有幾個像素寬。調查人員開始拍攝冥王星圖像和背景星域圖像，以協助任務導航員設計航向校正發動機機動，以精確修改新視野號的軌跡以瞄準進近。
新視野號太空探測器
2015年2月12日，NASA發布了來自接近探測器的冥王星新圖像（拍攝時間為1月25日至31日）。新視野在開始拍攝照片時距離冥王星超過2.03億公里（126,000,000英里），其中顯示了冥王星及其最大的衛星卡戎。曝光時間太短，無法看到冥王星更小、更暗的衛星。調查人員編製了一系列從2015年1月27日到2月8日拍攝的衛星Nix和Hydra圖像，從2.01億公里（125,000,000英里）的範圍開始。
冥王星和卡戎在中心顯示為一個曝光過度的物體。右側圖像已被處理以去除背景星場。在4月25日拍攝的照片上看到了另外兩個甚至更小的衛星，Kerberos和Styx。從5月11日開始，進行了危險搜索，尋找可能對航天器構成危險的未知物體，例如環或hithero未發現的衛星，然後可以通過改變航向來避免。沒有發現環或額外的衛星。
2005 年，肯尼迪航天中心工廠內的新視野號
2012年8月21日，團隊宣布他們將花費任務時間嘗試對柯伊伯帶天體進行遠程觀測，該天體臨時命名為VNH0004（現命名為2011KW48），當時該物體距離新視野75千兆米（0.50AU）。
該物體距離太遠，無法解析表面特徵或進行光譜分析，但它能夠進行地球無法進行的觀測，即相位曲線和尋找小衛星。計劃在2015年6月觀察第二個物體，在飛越後的9月觀察第三個物體；該團隊希望在2018年之前觀察到十幾個這樣的物體。2015年4月15日，冥王星的圖像顯示可能存在極冠。
SWAP——冥王星周圍的太陽風
2015年7月4日，新視野號出現軟體異常並進入安全模式，導致航天器無法進行科學觀測，直到工程師能夠解決問題。7月5日，美國宇航局宣布，該問題被確定為用於準備航天器飛越的命令序列中的時間缺陷，航天器將於7月7日恢復預定的科學操作。科學觀察因異常而丟失的任務被判定對任務的主要目標沒有影響，對其他目標的影響最小。
計時缺陷包括同時執行兩項任務——壓縮先前獲取的數據以釋放空間以獲取更多數據，以及製作進近命令序列的第二份副本——這些任務共同使航天器的主計算機超載。檢測到過載後，航天器按設計運行：從主計算機切換到備用計算機，進入安全模式，並向地球發出求救信號。求救信號於7月4日下午收到，並提醒工程師他們需要聯繫航天器以獲取更多信息並解決問題。解決方案是，該問題是作為進近準備工作的一部分發生的，並且預計不會再次發生，因為在接下來的遭遇中沒有計劃類似的任務。
2015 年 7 月 11 日觀察到的冥王星對面的冥衛一（半球）
新視野號宇宙飛船最接近冥王星的時間是2015年7月14日11:49UTC，距離冥王星地表12,472公里（7,750英里），距離冥王星中心13,658公里（8,487英里）.2015年7月15日，UTC時間00:52:37，在由於航天器被指向而計劃的無線電靜默22小時後，地球上收到了確認成功飛越和健康航天器的遙測數據朝向冥王星系統。任務管理人員估計，在飛越期間，碎片可能會破壞探測器或其通信系統，從而阻止其向地球發送數據的可能性為萬分之一。第二天收到了第一次遭遇的詳細信息，但通過2kbps數據下行鏈路下載完整數據集僅用了15個多月，數據分析一直持續到2021年。
新視野號於2015年7月13日看到的冥王星「相遇半球」
新視野號在距離冥王星12,500公里（7,800英里）的範圍內經過，最接近的時間是2015年7月14日11:50UTC。新視野在最接近的地方的相對速度為13.78km/s（49,600km/h;30,800mph），最接近Charon28,800km（17,900mi）。從最接近的方法前3.2天開始，遠程成像包括將冥王星和卡戎映射到40公里（25英里）的解析度。這是冥王星-卡戎系統自轉周期的一半，可以對兩個天體的所有側面進行成像。
推出新視野。發射台上的阿特拉斯五號火箭。
每天重複近距離成像兩次，以尋找由局部降雪或地表冰火山活動引起的地表變化.由於冥王星的傾斜，北半球的一部分將始終處於陰影中。在飛越期間，如果最近距離約為12,500公里，工程師預計LORRI能夠獲得解析度高達每像素50m(160ft/px)的精選圖像，並且預計MVIC將獲得四色全球日間地圖1.6公里（1英里）解析度。LORRI和MVIC試圖重疊各自的覆蓋區域以形成立體聲對。LEISA獲得了全球7公里/像素（4.3英里/像素）和選定區域0.6公里/像素（0.37英里/像素）的高光譜近紅外圖。
從卡納維拉爾角升空
與此同時，愛麗絲通過大氣分子的排放（氣輝）和背景恆星在經過冥王星後變暗（掩星）來表徵大氣。在最接近方法期間和之後，SWAP和PEPSSI對高層大氣及其對太陽風的影響進行了採樣。VBSDC搜索塵埃，推斷流星體碰撞率和任何不可見的環。REX進行有源和無源無線電科學。地球上的通訊盤測量了無線電掩星的消失和再現探測器在冥王星後面飛過時發出信號。結果解決了冥王星的直徑（通過它們的時間）和大氣密度和成分（通過它們的弱化和加強模式）。（愛麗絲可以執行類似的掩星，使用陽光而不是無線電信標。）
該任務由應用物理實驗室和艾倫·斯特恩領導，最終成為第一個前往冥王星的任務
以前的任務讓航天器通過大氣層傳輸到地球（「下行鏈路」）。冥王星的質量和質量分布是通過宇宙飛船上的引力牽引來評估的。隨著航天器加速和減速，無線電信號出現多普勒頻移。通過與通信電子設備中的超穩振蕩器進行比較來測量多普勒頻移。卡戎反射的陽光允許對夜間進行一些成像觀察。太陽的背光提供了突出任何環或大氣霧霾的機會。REX對夜間進行了輻射測量。
藝術家對新視野與冥王星系統近距離接觸的印象
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