人类虽然一直向往广漠的宇宙空间，但真正有意义的行动始于1783年施放的第一个升空气球，限于当时的技术条件，不可能上升很高，探测的局限性很大。第二次世界大战后发射的V-2探空火箭，最高也只达到约160千米的高度。20世纪50年代，由大量的地面台站、气球和火箭等组成全球协同的观测体系，但并未取得突破性成果。1957年10月4日，第一颗人造地球卫星发射成功，从此人类跨进了宇宙空间的大门，开始了空间探测的新时代。
迄今，各种宇宙探测器已先后对月球、水星、金星、火星、木星、土星、天王星、海王星、冥王星、哈雷彗星以及许多小行星、卫星进行了近距离或实地考察，获得了丰硕的成果。像金星终日蒙上的一层密雾浓云及温暖世界，火星上的所谓人工运河和生命存在之谜，土星的奇异光环和卫星家族，最大的木星及其极光景观等，通过探测器的探访，大都陆续寻觅到了答案，而且不断获得新的发现，在人们面前展现出一幅崭新的太阳系面貌。现在，“先驱者11”号和“旅行者2”号探测器经过数十年的漫长旅途，在造访众多行星之后，已经飞到了太阳系的边缘。它们肩负着人类神圣的使命，奔向更加遥远的恒星世界。形形色色、多姿多彩的宇宙探测器必将在探索太空，开发宇宙中建立新的功绩。
“旅行者”系列探测器
“旅行者1”号是由美国太空总署制造并发射的一艘无人外太阳系太空探测器，该探测器重815千克，于1977年9月5日发射，截至2006年仍然正常运作。它曾到访过木星及土星，是第一艘太空船，提供了其卫星的高解像清晰照片。它是迄今离地球最远的人造飞行器。它的飞行速度比现时任何人造太空船都较快一点，它的一生里曾受惠于几次引力加速。截至2006年，“旅行者1”号已经抵达太阳系最外层边界，并即将飞出太阳系。
“旅行者1”号探测器示意图截至2007年4月4日，“旅行者1”号正处于离太阳1518太米（即1518×1012米或1518×109千米或1014天文单位或904亿英里），进入了日鞘，即介乎太阳系与星际物质之间的终端震波区域。如果“旅行者1”号最终在离开日球层顶后仍能有效运作，科学家们将有机会首次量度到星际物质的实际情况。依据现时的位置，太空船发出的信号需要13个小时以上才能抵达它的控制中心——美国宇航局与位于加州帕萨蒂纳的加州理工学院合作的喷气推进实验室。“旅行者1”号在沿双曲线轨道飞行，并已经达到了第三宇宙速度。这意味着它的轨道再也不能引导太空船飞返太阳系，与没法联络的“先驱者10”号、已停止操作的“先驱者11”号及其姊妹船“旅行者2”号一样，成为了一艘星际太空船。
事实上，“旅行者1”号原先的主要目标是探测木星与土星及其卫星与环，而现在任务已变为探测太阳风顶以及对太阳风进行粒子测量。
事实上，这两艘“旅行者”号探测器，都是以3块放射性同位素温差发电机作为动力来源。这些发电机目前已经大大超出了起先的设计寿命，一般认为它们大约在2020年之前仍然可提供足够的电力令太空船能够继续与地球联系。
“旅行者1”号最初计划属于水手计划里的“水手11”号太空船，它的设计利用了属于当时的新技术引力加速。幸运的是，这次任务刚巧碰上了176年一遇的行星几何排列。太空船只需要少量燃料以作航道修正，其余时间可以借助各个行星的引力加速，以一艘太空船就能造访太阳系里的4颗气体行星：木星、土星、天王星及海王星。两艘姊妹船“旅行者1”号及“旅行者2”号就是为了这次机会而设计，它们的发射时间被计算过以便尽量充分利用这次机会。由于赶上了这个机会，所以两艘太空船只需要用上12年的时间就能造访4个行星，而非一般的30年时间。
1979年1月，“旅行者1”号首先对木星进行了拍摄。由于在同年的3月5日离木星最接近，只距离木星中心349000千米。所以，太空船在48小时的近距离飞行时间中，得以对木星的卫星、环、磁场以及辐射环境作深入了解及高解像度拍摄。
“自由行”的探测器在顺利地借助了木星的引力后，太空船开始朝土星的方向进发。“旅行者1”号于1980年11月掠过土星，并在11月12日最接近土星。太空船探测到土星环的复杂结构，并且对土卫6上的大气层进行了观测。由于发现了土卫6拥有浓密的大气层，喷气推进实验室的控制人员最终决定了让“旅行者1”号驶近一点土卫6进行研究，并随之终止了它继续探访其余2颗行星。结果造访天王星和海王星的任务只得交予“旅行者2”号。这次靠近土卫6的决定使太空船受到了额外的引力影响，最终使太空船离开了黄道，终止了它的探索行星任务。
值得一提的是，“旅行者1”号上携带了一张铜质磁盘唱片，内容包括用55种人类语言录制的问候语和各类音乐，旨在向“外星人”表达人类的问候。唱片有12英寸厚，镀金表面，内藏留声机针。55种人类语言中包括了古代美索不达米亚阿卡得语等非常冷僻的语言，以及4种中国的方言（普通话、厦门话、广东语、吴语）。问候语为：“行星地球的孩子（向你们）问好”。此外，该唱片还包括了以下内容：
联合国第四任秘书长库尔特·瓦尔德海姆时任联合国秘书长库尔特·瓦尔德海姆的问候。
时任美国总统卡特的问候，其内容是：“这是一份来自一个遥远的小小世界的礼物。上面记载着我们的声音、我们的科学、我们的影像、我们的音乐、我们的思想和感情。我们正努力生活过我们的时代，进入你们的时代。”
时任美国总统卡特除此之外，还包括一个90分钟的声乐集锦，主要包括地球自然界的各种声音以及27首世界名曲，其中有中国京剧和古曲《高山流水》、莫扎特的《魔笛》和日本的尺八曲等。另外，还有115幅影像，太阳系各行星的图片、人类生殖器官图像及说明等。
1977年8月20日，美国国家航空航天局发射了一艘无人宇宙飞船“旅行者2”号。它与其姊妹船“旅行者1”号基本上设计相同。两者所不同的就是“旅行者2”号循一个较慢的飞行轨迹，使它能够保持在黄道（即太阳系众行星的轨道水平面）之中，借此在1981年的时候通过土星的引力加速飞往天王星和海王星。正因如此，它并没有像它的姊妹“旅行者1”号一样能够如此靠近土卫六。但它因此而成为了第一艘造访天王星和海王星的宇宙飞船，抓住了这个176年一遇的行星几何排阵而造访四颗行星的机会。
“旅行者2”号宇宙飞船事实上，“旅行者2”号被认为是从地球发射的太空船中最多产的一艘宇宙飞船。科学家们之所以如此下评价，主要是因为在美国国家航空航天局对其后的“伽利略”号和“卡西尼—惠更斯”号等的计划上收紧花费之下，它仍能以强大的摄影机及大量的科学仪器造访四颗行星及其卫星。
资料显示，1979年7月9日，“旅行者2”号最接近木星，在距离木星云顶570000千米处掠过。这次拜访意外地多发现了几个环绕木星的环，并拍摄了一些木卫1的照片，显示其火山活动。
我们知道，木星是太阳系里最大的行星，主要由氢及氦及少量的甲烷、氨、水蒸气和其他合成物组成，而中央则是一个由硅酸盐岩石和铁组成的核。木星上颜色多姿多彩的云层，显示了木星大气层里变幻莫测的天气。木星的公转周期是118年，而自转周期则是9小时55分钟。
虽然天文学家透过望远镜研究了这个行星好几个世纪，但“旅行者2”号的发现仍然为科学家们带来惊讶。例如木星大气层上著名的大红斑风暴被发现是一个以逆时针方向转动的复杂风暴系统，与此同时，也发现了一些细小的风暴和旋涡。
而另一样令科学家们感到震惊的是在木卫1上发现了活火山。这是因为科学家们首次在太阳系的其他星体里发现了仍然活跃的火山活动。此次，“旅行者2”号总共观测了木卫1上9座火山的爆发，也证实了在2艘旅行者太空船的造访期发生的其他火山爆发。相关资料显示，火山爆发造成的烟雾被喷射至距离木卫1表面300千米（190英里）以上的高空。而从火山爆发喷射出的物质速度则更高达1千米/秒。科学家们分析认为，木卫1上的火山爆发能量可能来自其与木星、木卫2和木卫3之间的潮汐力。由于这3颗卫星被锁定于拉普拉斯共鸣轨道上，即木卫1自转两次、木卫2就会自转一次；而当木卫2自转两次，木卫3又会自转一次。事实上，虽然木卫1总是以一面对着木星，但木卫2和木卫3却让其产生了轻微的摇摆。这种摇摆力量作用大得使木卫1弯曲达100米（330英尺），而相对地球而言，却只有1米（3英尺）而已。事实表明，木卫1上的火山活动也影响了整个木星系统，它的影响力遍及木星的磁圈。硫酸、氧及钠显然随木卫1上的火山喷出，卫星的表面也受到高能量的粒子影响而被喷溅。这些喷溅甚至到达了木卫1的磁圈边界，离开其表面数百万英里之远。
而至于木卫2方面，从“旅行者1”号的低解象度照片中便可以看到其表面出现了纵横交错的纹理。起初，科学家们相信那些纹理是源自地壳移动或地壳构造活动而成的裂纹。但其后从“旅行者2”号提供的高解像度照片却让科学家们感到懊恼，因为那些特征却又欠缺了地形学上的轮廓。某位科学家曾形容说：“那些特征就像是一枝粗头墨水笔画上去一样。”那么，究竟是什么原因造成如此的纹路呢？科学家们认为有可能是因为木卫2也同样受到了潮汐力影响，使其内部出现了如木卫1 10%或以下的摩擦力及热力。一般认为木卫2有一薄的冰造的地壳（少于30千米或18英里），下藏一个深约50千米（30英里）的海洋。
我们或许知道，木卫3是太阳系里最大的天然卫星，其直径达5276千米（3280英里）。而“旅行者2”号的这趟旅程同时也证实了木卫3上有2种明显的地形：多坑及多深沟。科学家们认为木卫3的冰地壳正受到地壳构造活动等的张力影响。
相对而言，木卫4地壳上残留的古老陨石坑则显示了很多被陨石撞击过的痕迹。科学家们根据资料分析指出，木卫4上最大的陨石坑显然因地壳上的冰层移动而随时间被填去，因为在布满撞击痕迹的盆地上几乎没有任何显而易见的地形特征残留。
此外，“旅行者2”号还发现木星拥有一个暗淡而粉状的环。据科学家计算，环的外边距离木星中心129000千米（80000英里），而内里的边界则距离木星中心30000千米（18000英里）。同时，这趟旅程也发现了木卫15和木卫16两颗细小的卫星，它们刚好在木星环的外围运行。而第三颗新发现卫星木卫14则夹在木卫5和木卫1中间的轨道运行。
研究发现，木星的环和其卫星都出现在其密集而布满电子和离子辐射带的磁场之中。这些粒子和磁场组成了木星的磁圈，向太阳方向延伸3~7百万千米，并延伸到至少到达土星的轨道，即75亿千米（46亿英里）之外。由于磁圈会跟随木星转动，所以磁圈在扫过木卫1的同时，会在每秒剥去1吨的物质。这些物质会形成一个在紫外光下才看见的环形离子云，这团离子云会向外移动，使木星的磁圈比正常的大出2倍。而一些精力旺盛的硫酸和氧离子会堕进了这个磁场继而进入了木星的大气层之中，便形成了极光。
1981年8月25日，“旅行者2”号最接近土星。当太空船处于土星后方时（相对地球而言），它用雷达对土星的大气层上部进行了探测，并度量了气温及密度等。“旅行者2”号发现高层位置（气压相当于700帕时）的气温为70开（-203℃），而在低层位置（气压相当于12000帕）则度量出143开（-130℃）。
在掠过土星后，船上的拍摄平台被卡住了，导致前往天王星和海王星的任务产生变量。所幸地面的工作人员最终把问题解决。最终，太空船仍是接到继续前进的指令，前往天王星。
资料显示，“旅行者2”号在1986年1月24日最接近天王星，并旋即发现了10个之前未知的天然卫星。除此之外，太空船也探测了天王星原始而独特的大气层，并观察了它的行星环系统。
我们知道，天王星是太阳系第三大行星，它在距离太阳约28亿千米处围绕太阳公转。其公转周期是84年，而自转周期则是17小时14分钟。有趣的是，天王星的自转有点独特，这主要在于它实际上是倾倒在其轨道滚动，一般认为这个不寻常的位置是由于在太阳系的形成早期曾与一颗行星大小的星体碰撞过的缘故。鉴于它的奇怪定位，便导致它的两极会分别接受长达42年的白昼或晚上，所以科学家们都不知道会在天王星上发现些什么。
除此之外，天王星的辐射带还被发现如土星的一样密集。辐射带里辐射的密集程度，会令光线把任何困在卫星或环里冰面上的甲烷迅速地（在100000年以内）变暗。如此一来便解释了为什么天王星的卫星及环大部分都以灰色为主。
