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パイオニア11号

土星に初めに接近したのはパイオニア11号である。1979年9月1日に、20,000kmの距離から土星と、いくつかの衛星についてあまり解像度の高く無い写真を撮影した。解像度は表面の大気を識別できる程鮮明ではなかった。しかし、太陽側から見たときには薄いF環と暗い間隙が明るく見えることを発見した。これは間隙は何もないのではなく、何かがあることを示している。また、タイタンの温度を測定した。

ボイジャー

1980年11月にボイジャー1号が土星に接近した。この時初めてこの惑星、衛星、環の高解像度の写真が得られた。特に多くの衛星について地表の画像が初めて得られた。また、タイタンに接近したことによりこの衛星の大気についての多くの情報を得た。しかし、タイタンの大気は可視光を通さない物であったため、地形についての詳細なデータは得られなかった。また、この接近によりボイジャー1号は太陽系軌道を離れた。

約1年後の1981年10月、ボイジャー2号が土星に接近した。大気や環の変化が分る程より拡大した衛星の画像が得られた。接近中にカメラの不良が起こり、計画していたいくつかの画像を撮影できなかった。これは土星の重力が天王星側のボイジャーの軌道にまで影響を及ぼしていたためである。

探査機は環の内部や近辺に多くの衛星を発見した。また、新たに二つの隙間が発見されそれぞれ、マックスウェルの空隙キーラーの空隙と名付けられた。

カッシーニ

2004年7月1日、カッシーニは土星軌道に乗り長期間探査 (SOI, Saturn Orbit Insertion) を開始した。この探査以前に土星についての研究は大幅に進んでいた。2004年6月、カッシーニは土星に接近し、高解像度の画像を送ってきた。2004年12月25日にタイタンにホイヘンスを投入するまでにタイタンに2度接近した。2005年1月25日、ホイヘンスはタイタンの表面に投下され、大気通過中や着陸後に数多くの画像を送ってきた。2008年にミッションを終了するまでに土星軌道を78回周回する予定である。実は観測機器の電源をオフにしたまま打ち上げていたことが後に判明したが、あらゆる方法を使って回復を試み、データを直接受信することに成功するという失敗からの復帰も成し遂げている。

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