グランドツアー計画
1964年、カリフォルニア工科大学の大学院生で、ジェット推進研究所(JPL)で研究をしていたゲイリー・フランドロ(英語版)は、当時まだ人類が未踏だった木星・土星・天王星・海王星の4惑星が、1983年に地球から見てほぼ同じ方向に並び、1970年代後半に探査機を打ち上げれば、スイングバイにより1つの探査機でこれらの惑星全てを探査できることに気がついた。このような配置が起こるのは175年に一度のことである。1966年、JPLは、それぞれの惑星に個別に探査機を送るよりも、時間も費用もかけずに外惑星の完全な探査が行えるようになると考え、この計画を実行に移した。
ボイジャー計画で打ち上げられた2機の宇宙船は、グランドツアー計画と同じミッションコンセプトを維持していた。ボイジャー1号の軌道はタイタンでのフライバイに、ボイジャー2号の軌道はグランドツアーに最適化された。2号の土星到達は1号の9か月後のため、その間に2号でグランドツアーを行うかどうかの十分な検討が行われた。さらに、2号を先に打ち上げることにより、2号の打ち上げに失敗した場合でも、1号の軌道をグランドツアー向けに再設計することができる。1号のタイタンでのフライバイをスキップして、土星から冥王星へと進むことも考えられたが、パイオニア11号の画像によりタイタンに十分な大気があること判明し、冥王星よりもタイタンの探査の方を優先した。冥王星の探査は、2015年のニュー・ホライズンズまで待つことになる。
ボイジャー1号のタイタンでのフライバイでは、大気の影響でタイタンの地表は見えなかったが、地表に液体炭化水素の湖が存在することを示す有力な証拠など、この衛星に関する貴重なデータが得られた。1号のミッションが完了したことで、2号の天王星と海王星への延長ミッションが承認され、1964年に提案されたグランドツアーの目標が達成された。