Нептун
Обнаруженный 23 сентября 1846 года, Нептун стал первой планетой, открытой благодаря математическим расчётам, а не путём регулярных наблюдений. Обнаружение непредвиденных изменений в орбите Урана породило гипотезу о неизвестной планете, гравитационным возмущающим влиянием которой они и обусловлены. Нептун был найден в пределах предсказанного положения. Вскоре был открыт и его спутник Тритон, однако остальные 13 спутников, известные ныне, были неизвестны до XX века. Нептун был посещён лишь одним космическим аппаратом, «Вояджером-2», который пролетел вблизи от планеты 25 августа 1989 года.
Плутон
Удалённость Плутона и его маленькая масса затрудняют его исследования с помощью космических аппаратов. Некоторые значительные данные были получены с американского околоземного космического телескопа «Хаббл». Плутон могла бы посетить автоматическая межпланетная станция «Вояджер-1», но предпочтение было отдано пролёту вблизи спутника Сатурна — Титана, в результате чего траектория полёта оказалась несовместимой с пролётом вблизи Плутона. А у «Вояджера-2» вообще не было возможности приблизиться к Плутону. Никаких серьёзных попыток исследовать Плутон не предпринималось вплоть до последнего десятилетия XX века. В августе 1992 года учёный Лаборатории реактивного движения Роберт Стеле позвонил первооткрывателю Плутона Клайду Томбо с просьбой дать разрешение на посещение его планеты. «Я сказал ему: добро пожаловать, — позже вспоминал Томбо, — однако вам предстоит долгое и холодное путешествие». Несмотря на полученный импульс, НАСА отменило в 2000 миссию к Плутону и поясу Койпера «Pluto Kuiper Express», ссылаясь на увеличившиеся затраты и задержки с ракетой-носителем. В 2003 году после интенсивных политических дебатов финансирование от американского правительства получила пересмотренная миссия к Плутону под названием «Новые горизонты». Запуск состоялся 19 января 2006 года при помощи ракеты-носителя «Атлас-5», на первой ступени которой был установлен двигатель РД-180 российского производства. Руководитель этой миссии Алан Стерн подтвердил слухи о том, что на корабль была помещена часть пепла, оставшаяся от кремации Клайда Томбо, умершего в 1997 году. В начале 2007 года аппарат совершил гравитационный манёвр вблизи Юпитера, что придало ему дополнительное ускорение, а 14 июля 2015 года пролетел мимо Плутона. Научные наблюдения за Плутоном начались за 5 месяцев до этого и продлятся по крайней мере месяц после сближения. «Новые горизонты» сделал первое фото Плутона ещё в конце сентября 2006 года, в целях проверки камеры LORRI (Long Range Reconnaissance Imager). Изображения, полученные с расстояния приблизительно в 4,2 млрд км, подтверждают способность аппарата отслеживать отдалённые цели, что важно для маневрирования по пути к Плутону и прочим объектам в поясе Койпера.