Азимутальный привод сначала работал нехотя и медленно, но его поведение постепенно улучшалось, и 4 сентября в 02:23 UTC уже по командам бортового компьютера была начата съемка Фебы с расстояния 2,08 млн км. Для этого весь «Вояджер-2» развернули так, чтобы опорной звездой был Канопус, малыми шагами навели камеру на Фебу и за 25 часов сделали более 200 снимков. Кроме камеры, измерения вели ИК-датчик и фотополяриметр.
Оказалось, что самый далекий спутник Сатурна почти круглый, имеет диаметр 220 км и очень темную поверхность; это порадовало тех специалистов, которые видели в Фебе источник материала, отложившегося на темном полушарии Япета. Светлое пятно на Фебе позволило оценить период вращения спутника вокруг оси – между 9 и 10 часами. В отличие от всех остальных лун Сатурна, Феба оказалась несинхронной, а направление ее вращения вокруг оси – обратным. Предположение о том, что она является захваченным примитивным астероидом, стало вполне обоснованным. По окончании съемки Фебы аппарат был вновь сориентирован по β Киля.
Всего «Вояджер-2» сделал в системе Сатурна 11 965 снимков, из которых 34 были потеряны (главным образом во время трех ливней в Австралии) и 111 искажены в процессе передачи.
Спутники, открытые годы спустя
Непосредственно в ходе пролета «Вояджеру-2» так и не удалось найти новые спутники Сатурна. Правда, в октябре 1981 г. было объявлено, что по данным прибора CRS, измерявшего электронную плотность в районе орбиты Мимаса, выявлен малый спутник на той же орбите, а 1 февраля 1982 г. JPL объявила, что Стивен Синнотт нашел на снимках станции по крайней мере четыре новых спутника, для которых удалось определить орбиты, в том числе спутники-троянцы на одной орбите с Мимасом и Дионой, объект на «подковообразной» орбите вблизи Тефии и отдельный спутник на расстоянии 350 000 км от Сатурна. Кроме того, исследователи заподозрили существование еще двух спутников, которые удалось увидеть только один раз. Однако ни один из шести описанных объектов диаметром 10–20 км с обозначениями от 1981 S6 до 1981 S11 не был подтвержден.
И все-таки 18-й спутник Сатурна был найден по данным «Вояджера-2»: его обнаружил в июле 1990 г. Марк Шоуолтер на 11 снимках за 24–26 августа 1981 г. Спутник 1981 S13 диаметром около 30 км по сей день остается самым близким к Сатурну: под новым именем Пан он «живет» внутри деления Энке в кольце A.
Наконец, в 1995 г. Синнотт заявил о нахождении на снимках за 23 августа 1981 г. очень слабого объекта 1981 S14 на расстоянии около 200 000 км от Сатурна. В 2004 г. команда «Кассини» подтвердила его существование; это крохотное (4 км) небесное тело назвали Паллена.