Истражување на Нептун

Нептун е директно истражен од само една вселенска сонда, ''Војаџер 2'', во 1989 година. До септември 2021 година, нема потврдени идни мисии за посета на Нептунскиот систем, иако е планирана пробна кинеска мисија за лансирање во 2024 година. НАСА, ЕСА и независни академски групи предложиле идни научни мисии за посета на Нептун. Некои мисии се сè уште активни, додека други се напуштени или ставени на чекање. 
Од средината на 1990-тите, Нептун се проучувал оддалеку со телескопи, вклучувајќи го вселенскиот телескоп Хабл и, телескопите на земјата користејќи адаптивна оптика.
1 Војаџер 2
Откако ''Војаџер 2'' успешно го посетил Сатурн, било одлучено да се финансираат понатамошни мисии до Уран и Нептун. Овие мисии биле спроведени од Лабораторијата за реактивен погон, а мисијата на Нептун била наречена „''Меѓуѕвездена мисија Војаџер Нептун''“. ''Војаџер 2'' започнал да прави навигациски слики од Нептун во мај 1988 година.''Војаџер 2'' започнал фаза на набљудување на 5 јуни 1989 година, а официјално леталото достигнало до Нептунскиот систем на 25 август, и собирањето на податоци престанало на 2 октомври. Првично било планирано да се користи траекторија што резултирала со ''Војаџер 2 да'' помине околу 1,300 километри од Нептун и 8,200 од Тритон. Потребата да се избегне прстенест материјал откриен со ѕвездени прикривања ја поттикнала оваа траекторија да биде напуштена, а траекторијата што во голема мера ги избегнувало прстените, но резултирала со подалечни прелетувања на двете цели била ставена во преден план.
На 25 август, ''Војаџер 2'' паднало на 4,950 километри над северниот пол на Нептун, најблиску до кое било тело откако ја напуштило Земјата во 1977 година. Во тоа време, Нептун бил најдалечното познато тело во Сончевиот Систем. Дури во 1999 година, Плутон ќе се придвижи подалеку од Сонцето во неговата траекторија. ''Војаџер 2'' ја проучувал атмосферата на Нептун, прстените на Нептун, неговата магнетосфера и месечините на Нептун. Нептунскиот систем бил научно проучуван многу години со телескопи и индиректни методи, но блиското набљудување од сондата ''Војаџер 2'' решило многу прашања и открило многу информации што не можело да се добијат поинаку. Податоците од ''Војаџер 2'' се уште се најдобрите достапни податоци на оваа планета во повеќето случаи. 
Истражувачката мисија открила дека атмосферата на Нептун е многу динамична, иако прима само три проценти од сончевата светлина што ја прима Јупитер. Утврдено е дека ветровите на Нептун се најсилни во Сончевиот Систем, до трипати посилни од ветровите на Јупитер и девет пати посилни од најсилните ветрови на Земјата. Повеќето ветрови дувале на запад, спротивно на ротацијата на планетата. Откриени се посебни облаци, со облачни системи кои се појавуваат и се раствораат за неколку часа, а џиновски бури ја обиколуваат целата планета во рок од шеснаесет до осумнаесет часа во горните слоеви. ''Војаџер 2'' открил антициклон наречен Голема темна точка, сличен на Големата црвена точка на Јупитер. Сепак, сликите направени од вселенскиот телескоп Хабл во 1994 година откриле дека Големата темна точка исчезнала. Исто така, во горниот дел на атмосферата на Нептун било забележано место во облик на бадем, означено со D2 и светол облак што брзо се движи високо над облаците наречени „''Скутер''“.
Прелетувањето на нептунскиот систем го обезбедило првото прецизно мерење на масата на Нептун, за која било откриено дека е 0,5 отсто помалку од претходно пресметаното. Новата бројка ја отфрлила хипотезата дека неоткриената планета X дејствувала на орбитите на Нептун и Уран.
Утврдено е дека магнетното поле на Нептун е многу навалено и во голема мера се оддалечило од центарот на планетата. Сондата открила аурори многу послаби од оние на Земјата или на другите планети. Радио инструментите на бродот откриле дека денот на Нептун трае 16 часа и 6,7 минути. Прстените на Нептун биле забележани од Земјата многу години пред ''Војаџер 2'' да ја посети, но повнимателото набљудување открило дека прстенскиот систем бил полн круг и вкупно биле четири прстени.''Војаџер 2'' открил шест нови мали месечини кои кружат околу екваторската рамнина на Нептун, наречени Најада, Таласа, Деспина, Галатеја, Лариса и Протеј. Три од месечините на Нептун - Протеј, Нереида и Тритон - биле детално фотографирани, од кои само последните две биле познати пред посетата. Протеј се покажал како елипсоид, голем колку гравитацијата му дозволува на елипсоидното тело да стане без да се заокружува во сфера, и се појавил речиси во темна боја. Било откриено дека Тритон има извонредно активно минато, со активни гејзери, поларни капи и многу тенка атмосфера која се одликува со облаци од она што се смета дека се честички од мраз на азот. На само , тоа е најстуденото познато планетарно тело во Сончевиот Систем. Најблискиот пристап до Тритон, последниот цврст свет што ''Војаџер 2'' би го истражувал блиску, бил на околу 40,000 километри.
2 Можни идни мисии
Од јули 2021 година нема одобрени идни мисии за посета на Нептунскиот систем. НАСА, ЕСА и независни академски групи предложиле и работеле на идните научни мисии за посета на Нептун. Некои мисии се сè уште активни, додека други се напуштени или ставени на чекање.
По прелетувањето на ''Војаџер'', следниот чекор на НАСА во научното истражување на системот Нептун се сметало за водечка орбитарска мисија. Ваквата хипотетичка мисија се предвидува да биде можна кон крајот на 2020-тите или почетокот на 2030-тите. Друг предложен за 2040-тите е наречен Истражувач Нептун-Тритон (NTE). НАСА истражувала неколку други проектни опции и за мисии со летање и за орбитарска мисија (со сличен дизајн како ''мисијата Касини-Хајгенс'' до Сатурн). Овие мисии честопати колективно се нарекуваат „''RMA Neptune-Triton-KBO''“, кои исто така вклучуваат орбитални мисии што не би ги посетиле објектите на Кајперовиот Појас. Поради буџетски ограничувања, технолошки размислувања, научни приоритети и други фактори, ниту еден од нив не е одобрен.
Специфичните предлози за истражувачка мисија на Нептун во развој вклучуваат:
*''Меѓуѕвезден Експрес'' — Пар сонди од КНВУ дизајнирани да ја истражуваат хелиосферата. Втората би летала покрај Нептун во 2038 година на растојание од 1.000 километри и би фрлила атмосферска сонда на пат до опашката на хелиосферата.*''ОДИНУС'' — Концепт на мисијата заснован на мисија на двојни вселенски летала за истражување на системите на Нептун и Уран. Датумот на лансирање би бил 2034 година.* ОСС мисија — Предложена заедничка мисија на прелетување од страна на ЕСА и НАСА. Неговиот главен фокус би бил мапирањето на гравитациските полиња во длабоката вселена, вклучувајќи го и надворешниот Сончев Систем (до 50 АU).* Тритон-Хопер — Студија на НАСА за мисија на Нептун со цел слетување и летање од локација до локација, на нептуновата месечина Тритон.*''Тридент'' - од програмата Дискавери, ќе изврши едно прелетување покрај Нептун во 2038 година и внимателно ќе ја проучува нејзината најголема месечина Тритон.* Одисеја на Нептун — сегашниот концепт на мисија за орбитер на Нептун и атмосферска сонда што се проучува како можна голема стратешка научна мисија од НАСА, која би лансирала во 2033 година и ќе пристигне на Нептун во 2049 година.
Откажаните или неизбраните концепти на мисијата вклучуваат:
*''Арго'' — Концепт на откажана мисија во програмата Нови Граници, мисија на прелетување за посета на Јупитер, Сатурн, Нептун (со Тритон) и Кајперовиот Појас со лансирање во 2019 година.
*''Нови Хоризонти 2'' — Концепт на откажана мисија до системот на Нептун и Кајперовиот Појас врз основа на вселенската сонда ''Нови Хоризонти.''
Траекторијата со најниска енергија за лансирање од Земјата до Нептун користи помош за гравитација на Јупитер, отворајќи оптимален прозорец за лансирање со интервал од 12 години, кога Јупитер е во поволна позиција во однос на Земјата и Нептун. Оптимален прозорец за лансирање бил отворен за таква мисија од 2014 до 2019 година, а следната можност ќе се појави од 2031 година. Овие ограничувања се засноваат на барањето за помош на гравитацијата од Јупитер. Со новата технологија Систем за вселенско лансирање (SLS), мисии во длабока вселена со потешки носивост би можеле потенцијално да се движат со многу поголеми брзини (200 АЕ за 15 години) и мисиите на надворешните планети би можеле да се лансираат независно од помошта од гравитацијата.
3 Научни студии од далеку
Вселенските телескопи како што е вселенскиот телескоп Хабл означиле нова ера на детални набљудувања на слаби објекти од далеку, низ целиот електромагнетен спектар. Ова ги вклучува слабите објекти во Сончевиот Систем, како што е Нептун. Од 1997 година, технологијата за адаптивна оптика, исто така, овозможила детални научни набљудувања на Нептун и неговата атмосфера од копнени телескопи. Овие снимки сега далеку ја надминуваат способноста на HST, а во некои случаи дури и сликите на Војаџер, како што се оние на Уран. Меѓутоа, копнените набљудувања се секогаш ограничени во нивната регистрација на електромагнетни бранови со одредени бранови должини, поради неизбежната атмосферска апсорпција, особено на брановите со висока енергија.