1979年9月1日，“先驱者11”号从距土星云顶20200千米以内飞越，对土星拍照10天，测量了这个带光环的行星，发现了2个新的外环和直径约400千米的土星的第11颗卫星，该卫星靠近土星环的外缘。这次探测还证实土星有磁场、磁层和辐射带。
1980年11月13日凌晨，“旅行者1”号探测飞船在距土星云顶124237千米处掠过土星，飞船摄影系统从1980年8月开机，到1980年12月19日关机，共向地球发回18000张关于土星及其光环和卫星的彩色照片以及各种数据。从这些照片和数据中，科学家们了解到土星绚丽多彩的光环比以前认为的更复杂，它大大超过人们原先看到的6条，而有成百上千条环，形成一个光环群。这样密集繁多的光环，大小不等，形状不一，互不连接，形成一组环形彩带。在这些光环下面，还发现2条狭窄的短环，像发辫似地编结在一起，一股套一股，可能是由于电场或磁场对光环作用的结果。
1981年8月25日，“旅行者2”号从土星最近点飞过，天文学家从它发回的照片中发现，土星光环一环套一环，犹如唱片中的纹道。
根据探测材料，科学家认为土星的光环是由无数大小不等的砾石微粒组成的。这些砾石微粒直径从几厘米到大约9米之间，以很高速度绕土星运转，这一奇特现象究竟如何形成还是一个谜，但是可以认为各环可能是在不同时期形成的。
在发回的照片上，还发现了土星上的斑点、晕圈、旋涡，并随风移动。土星表面新发现一个橘红色的卵形区，其宽度和地球直径差不多。科学家认为可能是一次巨大的飓风造成的。土星上最大风速出现的区域是在环绕着它的光环彩带中心，而彩带边缘几乎无风。
“旅行者”号探测飞船还发现6个新的土星卫星，有一些是以前从未发现的，另一些虽曾报道过，但没有证实。特写观测照片显示土星的一些较小卫星是由“干冰”组成；有些卫星上存在亿万年来陨星撞击坑汇成的斑点；有些卫星表面比较平坦，说明较年轻。
“旅行者1”号探测飞船曾在离土卫6约4000千米身旁飞越，因为它是被探测的重要目标。土卫6的直径不大于5120千米，并没有过去认为的直径5760千米那么大，因此不是太阳系最大卫星，但它是太阳系内唯一有大气的卫星，大气层厚达2700千米。大气层大部分是由氮气组成，而不像以前认为的那样是甲烷。氮约占98％，甲烷只占l％，其余还有少量乙烷、乙烯、乙炔和氢等。由于土卫6上温度很低，氮在低温下凝成液氮，因而在土卫6表面上有许多液氮湖。虽然土卫6上有孕育生命的氢氰酸有机分子，但由于温度在-190℃~-201℃，显然不可能形成有生命的东西。
靠近土卫6表面的大气压力比地球大气压力高50％，表面至少由280千米厚的浓雾遮盖着。土卫6每16天绕土星运行一圈。有人幻想，如果未来的宇宙旅行家有机会来到土卫6上，将会欣赏到独特的景观：土星经常出现在天空中，像月亮在地球上空那样，周期性地变换着它的容貌，从圆到缺，从新月到满月，再加上那细微的光环，更是多姿多态，无限风光。
根据探测资料，美国和法国科学家有一个重大发现，就是土卫6上有反温室效应。由土卫6高层大气中一层厚的有机烟雾造成反温室效应，使土卫6的表面温度降低8.9摄氏度。但是土卫6的温室效应使其表面温度增加21.1摄氏度。科学家认为，土卫6的温室效应和反温室效应是同地球比较的极好的模型，研究土卫6可能会帮助我们搞清地球变暖或变冷的问题。
为进一步探测土卫6，1988年11月25日，欧空局宣布将于1994年4月由美国宇航局发射一个探测器，并在2000年到达土星系统。这个探测器以“惠更斯”命名的着陆器进入土卫6大气后，速度减慢，然后打开降落伞，从距土卫6表面180千米处缓缓下降，在两三个小时内降到土卫6表面，其冲击力相当缓和，足以使它在失效前对土卫6表面样品进行分析。探测器本身绕土星飞行，充当无线电中继站，向地面转播由着陆器发来的土卫6样品分析数据。
知识点原始星云
星云是由星际空间的气体和尘埃结合成的云雾状天体。星云里的物质密度是很低的，若拿地球上的标准来衡量的话，有些地方是真空的。可是星云的体积十分庞大，常常方圆达几十光年。
德国哲学家康德和法国数学家拉普拉斯认为太阳系是由一个庞大的旋转着的原始星云形成的。原始星云在自身引力作用下不断收缩，星云体中的大部分物质聚集成质量很大的原始太阳。与此同时，环绕在原始太阳周围的稀疏物质微粒旋转的加快，便向原始太阳的赤道面集中，密度逐渐增大，在物质微粒间相互碰撞和吸引的作用下渐渐形成团块，大团块再吸引小团块就形成了行星。行星周围的物质按同样的过程形成了卫星。这就是康德—拉普拉斯星云说。
探测器揭示天王星的面貌
天王星，绕太阳公转周期84.01年，平均运行速度每秒6.8千米。它是太阳系内的第三颗大行星，体积是地球的52倍，质量是地球的14.5倍，平均密度小，是地球的0.28倍，从体积、质量和平均密度比较，它有点类似木星，因此把它归入类木行星。科学家们据此推测天王星也没有坚实的固体外壳，星体完全由气体组成，主要成分是氢和氮，还含少量的氨和甲烷。
天王星距地球约28亿千米，大约相当于地球到土星的距离的2倍多。因为它太遥远，人类对它知道得太少了。然而，它一系列奇怪的天文物理现象和固有的内部构造激起了科学家对它就近观察的强烈愿望。据目前观察，它的自转轴差不多躺在公转轨道平面内，所以当它的一个极几乎垂直地接受日光照射时，另一个极却落在漫长的黑夜里，只有在特定的一二十年时间内才能观察到它的赤道区和扁球形状。
目前从地面望远镜观察到天王星有9条淡淡的光环，并拥有5颗卫星。令人奇怪的是和其他行星卫星不一样，这些卫星有的左旋，有的右旋。据科学家们推测，天王星犹如当年逐渐冷却和凝聚过程中的地球，就近考察天王星会获得珍贵资料与信息，有利于探索太阳系的起源和进化。
1986年1月24日，风尘仆仆的“旅行者2”号探测飞船飞抵天王星近旁。飞船在距天王星中心107020千米处，以每小时67820千米的速度飞越，对天王星进行了一系列科学探测和拍摄照片，获得大量科学资料。
飞船科学探测确认，天王星被汪洋大海所覆盖，其深度达8000千米，海水温度高达几千摄氏度。由于洋面上压着沉重的大气，因此超高温的海水未能沸腾。反过来，又恰恰由于这种超高温，才阻止了高压把海水“压凝”。天王星有极其丰富的大气，据探测资料，其大气层厚达几千英里，大气的主要成分，确实是以前认为的那样是氢，其次是氦，占大气的10%~15%，其余为少量其他气体。在天王星大气的云层中发现有向外喷射的气流，这种气流有毒。大气中还有猛烈的风暴，风速每小时达1600千米。此外，还发现天王星的天空中有“电辉光”，这在“旅行者”探测木星和土星时就曾有所发现。科学家们认为，“电辉光”可能和氢的存在有关。探测确定天王星自转周期为16小时58分钟，正负18分钟，而不是原来地面观测确认的23小时。
天王星的温度变化与地球大不相同。在地球上温度高低与阳光的直射、斜射关系甚大，而在天王星则不然。阳光普照的南极反而比阴暗的北极温度要低。南极太阳照耀下高层大气温度为1800摄氏度，黑暗的北极高层大气温度竟达2400摄氏度。探测结果还表明，天王星是由彗星构成的，这点不同于其他的近邻土星和木星，后两颗星都是由旋转的星云组成的。这一认识也和原来对天王星的看法不同。据探测资料，天王星的大气在彗星中也同样存在。科学家们分析，目前远离太阳的彗星，原本在天王星和海王星轨道上绕太阳运行，由于在引力作用下飞离轨道，最后在遥远的地方形成云雾；而留在天王星、海王星轨道上的数百万个彗星相结合便形成了天王星和海王星。构成天王星的彗星本来是巨大的冰块，只是在行星形成时，由于受高压和冲击的强力作用产生了高温，于是巨大的冰球便成了高温的水球了。
“旅行者2”号探测还揭开了天王星的两个谜。第一个谜，天王星虽没有坚实的固体外壳，是厚密大气包围下的超高温水球，但它的内核是和地球差不多大小的熔化岩心，其构成和地球大不相同。地球是以铁石为主，故比重比天王星内核大得多。第二个谜，天王星也有磁场，不过强度较弱。过去认为天王星没有磁场，因而被认为是一个谜。天王星磁场扭曲而毫无规律，科学家认为，这可能是由巨大的海洋和岩心缓缓扰动而引起的。
探测天王星光环也有新发现，光环总数不是地面观测到的9个，而是20个左右。光环之间有环缝，环缝中有颗粒很小的填充物。从摄下的彩色照片看，天王星的光环颜色不尽一样，有红色的，也有蓝色的，但是整个来说，光环均较暗。
对天王星的卫星也有新发现，在原来已知的5颗卫星基础上又发现10颗卫星。不过它们都很小，直径在30~70千米之间。飞船对原来的5颗卫星进行了测定，天卫1、天卫2、天卫3、天卫4、天卫5的直径现测定分别为1180千米、1220千米、1620千米、1570千米和480千米。这些卫星中最令科学家惊讶的是天卫5。“旅行者”2号飞船在距天卫518000千米处飞过，共拍照片16秒。这些照片表明，天卫5不是标准的圆球星体，它的地形极其复杂，至少有10种不同地貌。它拥有高耸入云的山峰、幽深的峡谷、又长又深的裂缝、横亘的大山梁、令人生畏的悬崖、错落分布的环形山以及“流淌”着的冰川等。天卫5地形如此复杂丰富多彩，简直可以把它看成太阳系内卫星的总代表。望着天卫5的照片，科学家惊叹的是，这种千奇百怪的地形是怎样形成的呢？
探测飞船拜访海王星
海王星是在1846年发现的，它绕太阳公转一周需要164.79年，平均运行速度每秒5.45千米。自从发现它到现在，它才绕太阳运行一周呢！海王星也是一庞然大物，在太阳系内排在木星、土星、天王星之后居第四位，也是一颗类木行星。它的体积是地球的44倍，质量是地球的17倍，平均密度是地球的0.41倍，比其他类木行星大。海王星处在太阳系的边缘，离我们有45亿千米之遥，历来对它知之甚少，在地面上用望远镜观察它也不过是两个亮点。由于距离实在太远，用探测飞船对它进行探测也是一个棘手问题。
“旅行者2”号探测飞船在太空翱翔了12年，行程72亿千米，终于在1989年8月25日迫近了海王星，不负科学家们所望，实现了对海王星的近距离考察，向地面发回6000多张海王星及其卫星的照片，揭开了这颗神秘莫测的蓝色行星的面纱。飞船抵达海王星的最近距离只有4827千米。在考察相会期间，先后发现了海王星的6颗新卫星，加上早先在地球上通过计算发现的海卫1和海卫2，使海王星的卫星总数达到8颗。