นับเป็นเวลาหลายพันปีในอดีตกาลที่มนุษยชาติไม่เคยรับรู้มาก่อนว่ามีสิ่งที่เรียกว่า ระบบสุริยะ แต่เดิมมนุษย์เชื่อว่า โลกเป็นศูนย์กลางจักรวาลที่อยู่นิ่ง มีดวงดาวต่าง ๆ โคจรไปรอบ ๆ ผ่านไปบนท้องฟ้า แม้ว่านักดาราศาสตร์และนักคณิตศาสตร์ชาวอินเดียชื่อ Aryabhata และนักปรัชญาชาวกรีก Aristarchus เคยมีแนวคิดเกี่ยวกับการที่ดวงอาทิตย์เป็นศูนย์กลางจักรวาล และจัดลำดับจักรวาลเสียใหม่ แต่ผู้ที่สามารถคิดค้นแบบจำลองทางคณิตศาสตร์เพื่อพิสูจน์แนวคิดนี้ได้สำเร็จเป็นคนแรกคือ นิโคเลาส์ โคเปอร์นิคัส ในคริสต์ศตวรรษที่ 17 มีผู้สืบทอดแนวทางการศึกษาของเขาต่อมา คือกาลิเลโอ กาลิเลอี โยฮันเนส เคปเลอร์ และ ไอแซค นิวตัน พวกเขาพยายามทำความเข้าใจระบบทางฟิสิกส์และเสาะหาหลักฐานการพิสูจน์ยืนยันว่า โลกเคลื่อนไปรอบ ๆ ดวงอาทิตย์ และดาวเคราะห์ทั้งหลายต่างก็ดำเนินไปภายใต้กฎทางฟิสิกส์แบบเดียวกันนี้ ในยุคหลังต่อมาจึงเริ่มมีการสืบสวนค้นหาปรากฏการณ์ทางภูมิธรณีต่าง ๆ เช่น เทือกเขา แอ่งหิน ปรากฏการณ์สภาพอากาศที่แปรเปลี่ยนตามฤดูกาล การศึกษาเกี่ยวกับเมฆ พายุทราย และยอดเขาน้ำแข็งบนดาวเคราะห์ดวงอื่น ๆ

การสำรวจยุคแรก

การสำรวจระบบสุริยะในยุคแรกดำเนินไปได้โดยอาศัยกล้องโทรทรรศน์ เพื่อช่วยนักดาราศาสตร์จัดทำแผนภาพท้องฟ้าแสดงตำแหน่งของวัตถุที่จางเกินกว่าจะมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า

กาลิเลโอ กาลิเลอี คือผู้แรกที่ค้นพบรายละเอียดทางกายภาพของวัตถุในระบบสุริยะ เขาค้นพบว่าผิวดวงจันทร์นั้นขรุขระ ส่วนดวงอาทิตย์ก็มีจุดด่างดำ และดาวพฤหัสบดีมีดาวบริวารสี่ดวงโคจรไปรอบ ๆ[6] คริสตียาน เฮยเคินส์ เจริญรอยตามกาลิเลโอโดยค้นพบไททัน ดวงจันทร์ของดาวเสาร์ รวมถึงวงแหวนของมันด้วย[7] ในเวลาต่อมา จิโอวันนี โดเมนิโก กัสสินี ค้นพบดวงจันทร์ของดาวเสาร์เพิ่มอีก 4 ดวง ช่องว่างในวงแหวนของดาวเสาร์ รวมถึงจุดแดงใหญ่บนดาวพฤหัสบดี[8]และสื่งยาส่

ปี ค.ศ. 1705 เอ็ดมันด์ ฮัลเลย์ ค้นพบว่าดาวหางหลายดวงในบันทึกประวัติศาสตร์ที่จริงเป็นดวงเดิมกลับมาปรากฏซ้ำ ถือเป็นการพบหลักฐานชิ้นแรกสำหรับการโคจรรอบดวงอาทิตย์ของวัตถุอื่นนอกเหนือจากดาวเคราะห์[9] ในช่วงระยะเวลาเดียวกันนี้จึงเริ่มมีการใช้คำว่า "ระบบสุริยะ" ขึ้นเป็นครั้งแรก[10]

ค.ศ. 1781 วิลเลียม เฮอร์เชล ค้นพบดาวเคราะห์ดวงใหม่คือ ดาวยูเรนัส โดยที่ในตอนแรกเขาคิดว่าเป็นดาวหาง[11] ต่อมาในปี ค.ศ. 1801 จูเซปเป ปีอัซซี ค้นพบวัตถุโคจรอยู่ระหว่างดาวอังคารกับดาวพฤหัสบดี ในตอนแรกเขาคิดว่าเป็นดาวเคราะห์ แต่ต่อมาจึงมีการค้นพบวัตถุขนาดเล็กนับเป็นพันดวงในย่านอวกาศนั้น ซึ่งในเวลาต่อมาจึงเรียกวัตถุเหล่านั้นว่า ดาวเคราะห์น้อย[12]

ไม่อาจระบุได้แน่ชัดว่า ระบบสุริยะถูก "ค้นพบ" เมื่อใดกันแน่ แต่การสังเกตการณ์ในช่วงคริสต์ศตวรรษที่ 19 สามรายการสามารถบรรยายลักษณะและตำแหน่งของระบบสุริยะในเอกภพได้อย่างไม่มีข้อสงสัย รายการแรกเกิดขึ้นในปี ค.ศ. 1838 เมื่อฟรีดดริค เบสเซล สามารถวัดพารัลแลกซ์ของดาวได้ เขาพบว่าตำแหน่งปรากฏของดาวเปลี่ยนแปลงไปตามการเคลื่อนที่ของโลกที่โคจรไปรอบดวงอาทิตย์ นี่ไม่เพียงเป็นข้อพิสูจน์ทางตรงต่อแนวคิดดวงอาทิตย์เป็นศูนย์กลางจักรวาล แต่ยังได้เปิดเผยให้ทราบถึงระยะทางมหาศาลระหว่างระบบสุริยะของเรากับดวงดาวอื่นเป็นครั้งแรก ต่อมาในปี ค.ศ. 1859 โรเบิร์ต บุนเซน และ กุสตาฟ เคอร์ชอฟฟ์ ได้ใช้สเปกโตรสโคปที่ประดิษฐ์ขึ้นใหม่ตรวจวัดค่าสเปกตรัมจากดวงอาทิตย์ และพบว่ามันประกอบด้วยธาตุชนิดเดียวกันกับที่มีอยู่บนโลก นับเป็นครั้งแรกที่พบข้อมูลทางกายภาพที่เกี่ยวโยงกันระหว่างโลกกับสวรรค์[13] หลังจากนั้น คุณพ่อแองเจโล เชคคี เปรียบเทียบรายละเอียดสเปกตรัมของดวงอาทิตย์กับดาวฤกษ์ดวงอื่น และพบว่ามันเหมือนกันทุกประการ ข้อเท็จจริงที่พบว่าดวงอาทิตย์ก็เป็นดาวฤกษ์ดวงหนึ่งนำไปสู่ข้อสมมุติฐานว่าดาวฤกษ์ดวงอื่นก็อาจมีระบบดาวเคราะห์ของมันเองเช่นกัน แม้ว่ากว่าจะค้นพบหลักฐานสำหรับข้อสมมุติฐานนี้จะต้องใช้เวลาต่อมาอีกกว่า 140 ปี

ค.ศ. 1992 มีการค้นพบหลักฐานแรกที่ส่อถึงระบบดาวเคราะห์แห่งอื่นนอกเหนือจากระบบของเรา โคจรอยู่รอบดาวพัลซาร์ พีเอสอาร์ บี1257+12 สามปีต่อมาจึงพบดาวเคราะห์นอกระบบดวงแรกคือ 51 เพกาซี บี โคจรรอบดาวฤกษ์ลักษณะคล้ายดวงอาทิตย์ ตราบจนถึงปี ค.ศ. 2008 มีการค้นพบระบบดาวเคราะห์อื่นแล้วกว่า 221 ระบบ[14]

การสำรวจด้วยยานอวกาศ

ยุคของการสำรวจอวกาศด้วยยานอวกาศเริ่มต้นขึ้นนับแต่สหภาพโซเวียตส่งดาวเทียมสปุตนิก 1 ขึ้นสู่วงโคจรรอบโลกเมื่อปี ค.ศ. 1957 โดยได้โคจรอยู่เป็นเวลา 1 ปี ต่อมายานเอกซ์พลอเรอร์ 6 ของสหรัฐอเมริกา ขึ้นสู่วงโคจรในปี 1959 และสามารถถ่ายภาพโลกจากอวกาศได้เป็นครั้งแรก

ยานสำรวจลำแรกที่เดินทางไปถึงวัตถุอื่นในระบบสุริยะ คือยานลูนา 1 ซึ่งเดินทางผ่านดวงจันทร์ในปี ค.ศ. 1959 ในตอนแรกตั้งใจกันว่าจะให้มันตกลงบนดวงจันทร์ แต่ยานพลาดเป้าหมายแล้วจึงกลายเป็นยานที่สร้างโดยมนุษย์ลำแรกที่ได้โคจรรอบดวงอาทิตย์ ยานมาริเนอร์ 2 เป็นยานอวกาศลำแรกที่เดินทางไปถึงดาวเคราะห์อื่นในระบบสุริยะ คือไปเยือนดาวศุกร์ในปี ค.ศ. 1962 ต่อมายานมาริเนอร์ 4 ได้ไปถึงดาวอังคารในปี ค.ศ. 1965 และมาริเนอร์ 10 ไปถึงดาวพุธในปี ค.ศ. 1974

ยานอวกาศลำแรกที่ลงจอดบนวัตถุอื่นในระบบสุริยะได้คือยานลูนา 2 ของสหภาพโซเวียต ซึ่งลงจอดบนดวงจันทร์ได้ในปี ค.ศ. 1959 หลังจากนั้นก็มียานลงจอดบนดาวอื่นได้มากขึ้นเรื่อย ๆ ยานเวเนรา 3 ลงจอดบนพื้นผิวดาวศุกร์ในปี 1966 ยานมาร์ส 3 ลงถึงพื้นดาวอังคารในปี 1971 (แต่การลงจอดที่สำเร็จจริง ๆ คือยานไวกิ้ง 1 ในปี 1976) ยานเนียร์ชูเมกเกอร์ไปถึงดาวเคราะห์น้อย 433 อีรอส ในปี 2001 และยานดีปอิมแพกต์ไปถึงดาวหางเทมเพล 1 ในปี 2005

ยานสำรวจลำแรกที่ไปถึงระบบสุริยะชั้นนอกคือยานไพโอเนียร์ 10 ที่เดินทางผ่านดาวพฤหัสบดีในปี ค.ศ. 1973 ต่อมาในปี ค.ศ. 1977 ยานสำรวจอวกาศในโครงการวอยเอจเจอร์จึงได้เริ่มต้นการเดินทางครั้งใหญ่ โดยเดินทางผ่านดาวพฤหัสบดีในปี 1979 ผ่านดาวเสาร์ในปี 1980-1981 ยานวอยเอจเจอร์ 2 ได้เข้าใกล้ดาวยูเรนัสในปี 1986 และเข้าใกล้ดาวเนปจูนในปี 1989 ปัจจุบันนี้ ยานสำรวจวอยเอจเจอร์ทั้ง 2 ลำได้เดินทางออกพ้นวงโคจรของดาวเนปจูนไปไกลแล้ว และมุ่งไปบนเส้นทางเพื่อค้นหาและศึกษากำแพงกระแทก เฮลิโอชีท และเฮลิโอพอส ข้อมูลล่าสุดจากองค์การนาซาแจ้งว่า ยานวอยเอจเจอร์ทั้ง 2 ลำได้เดินทางผ่านกำแพงกระแทกไปแล้วที่ระยะห่างประมาณ 93 หน่วยดาราศาสตร์จากดวงอาทิตย์[15]

วันที่ 19 มกราคม 2006 นาซาส่งยานสำรวจแบบบินผ่าน นิวฮอไรซันส์ ขึ้นสู่อวกาศ ซึ่งเป็นยานสำรวจอวกาศแบบไร้คนขับลำแรกที่จะเดินทางไปสำรวจแถบไคเปอร์ ยานมีกำหนดบินผ่านดาวพลูโตในเดือนกรกฎาคม 2015 จากนั้นจะเดินทางเข้าสู่แถบไคเปอร์เพื่อสำรวจวัตถุในพื้นที่นั้นต่อไป[16]