Quelltext der Seite Pioneer 10

{{Infobox Sonde
| Bild = Pioneer 10 Construction.jpg
| Bildunterschrift = Pioneer 10 bei der Endmontage
| nssdc_id = 1972-012A
| Missionsziel = Durchdringung des Asteroidengürtels und Erkundung des Jupiters
| Betreiber = {{NASA}}
| Traegerrakete = [[Atlas (Rakete)|Atlas-Centaur]]
| Startmasse = 258 kg
| Instrumente = AMA, CPI, CRS, GTT, HVM, IPP, IR, MD, PA, TRD, UV
| Startdatum = 3. März 1972, 01:49 [[Koordinierte Weltzeit|UTC]]
| Startrampe = [[Cape Canaveral AFS]], [[Cape Canaveral AFS Launch Complex 36|LC-36B]]
| Enddatum = Januar 2003
| Verlauf =
{{ZL|Typ=Start|Datum=03.03.1972|Text=Start}}
{{ZL|Typ=Marke|Datum=03.12.1973|Text=Passage des Jupiter}}
{{ZL|Typ=Marke|Datum=1976|Text=Passage der Saturnbahn}}
{{ZL|Typ=Marke|Datum=1979|Text=Passage der Uranusbahn}}
{{ZL|Typ=Marke|Datum=13.06.1983|Text=Passage der Neptunbahn}}
{{ZL|Typ=Marke|Datum=23.01.2003|Text=Letzter Kontakt mit der Sonde}}
{{ZL|Typ=Pfeil|Datum=|Text=Die Sonde wird das Sonnensystem verlassen}}
}}
[[Datei:Pioneer10-11.jpg|miniatur|Künstlerische Darstellung der Pioneer 10 im Weltraum]]
'''Pioneer&nbsp;10''' (englisch für ''Pionier'' oder ''Wegbereiter'') ist die erste [[Raumsonde]], die den Planeten [[Jupiter (Planet)|Jupiter]] und anschließend den äußeren Bereich des Sonnensystems erreichte. Sie wurde im Rahmen des [[Pioneer (Raumsonden-Programm)|Pioneer-Programms]] am 3.&nbsp;März 1972 vom [[Cape Canaveral AFS Launch Complex 36|Launch Complex 36]] auf [[Cape Canaveral Air Force Station|Cape Canaveral]] mit einer [[Atlas (Rakete)|Atlas]]-[[Centaur (Rakete)|Centaur]]-Rakete gestartet.<ref name="nssdc">{{cite web|url=https://nssdc.gsfc.nasa.gov/nmc/spacecraft/display.action?id=1972-012A|title=Pioneer 10|publisher=NSSDC|accessdate=2024-07-14|last=|first=}}</ref> Die Sonde hat zahlreiche wissenschaftliche Erkenntnisse über den Planeten Jupiter, den Asteroidengürtel, aber auch über die äußeren Regionen des Sonnensystems erbracht. Pioneer&nbsp;10 erwies sich als äußerst robust und sendete das letzte Mal im Januar&nbsp;2003 Daten zur Erde. Mit einer Missionsdauer von knapp 31&nbsp;Jahren übertraf sie geplante Dauer der [[Primärmission]] von 21&nbsp;Monaten um mehr als das Sechzehnfache.

Am {{#timel:j. F Y|}} ist Pioneer&nbsp;10 seit {{formatnum:{{Tagesdifferenz|Tag1=3|Monat1=3|Jahr1=1972|Tag2={{CURRENTDAY}}|Monat2={{CURRENTMONTH}}|Jahr2={{CURRENTYEAR}}}}}} Tagen im All und ca. {{formatnum:{{#expr:{{Pioneer/10}} round 3}}}}&nbsp;[[Astronomische Einheit]]en (AE) von der Sonne entfernt, das sind etwa {{formatnum:{{#expr:({{Pioneer 10}}* 0.149598) round 2}}}}&nbsp;Milliarden Kilometer.<ref name="Abfragetool der NASA">[https://omniweb.gsfc.nasa.gov/coho/helios/heli.html Abfragetool der NASA] (englisch).</ref>

== Planung und Missionsziele ==
Schon während der 1960er Jahre beschäftigten sich zahlreiche Wissenschaftler mit möglichen Missionen zu den [[Innerer und äußerer Planet|äußeren Planeten]], insbesondere zu Jupiter, da man erkannte, dass sich dessen starke Gravitation nutzen lässt, um Raumsonden ohne Treibstoffaufwand durch das [[Swing-by]] stark zu beschleunigen. Die NASA genehmigte im Februar 1969 ein Programm für zwei baugleiche Sonden. Diese wurden der Pioneer-Serie zugeordnet und trugen die Namen ''Pioneer&nbsp;F'' bzw. ''Pioneer&nbsp;G''. Das Programm wurde vom ''Pioneer Project Office'' am [[Ames Research Center]] geleitet, die Sonden sollten von [[TRW (Unternehmen)|TRW]] entwickelt und konstruiert werden. Zu Jupiter gibt es alle 13&nbsp;Monate ein optimales [[Startfenster]], und so sollte die erste Sonde im Februar oder März&nbsp;1972 gestartet werden, die zweite 13&nbsp;Monate später. Die genauen Zuständigkeiten waren wie folgt ausgeprägt:
* [[Pioneer (Raumsonden-Programm)|Pioneer-Gesamtprogramm]]: NASA-Hauptquartier, ursprünglich geleitet von Glenn A. Reiff und später von F. D. Kochendorfer.
* Pioneer-F/G-Projekt: [[Ames Research Center]] mit Charles F. Hall als Manager
** wissenschaftliche Instrumente: Joseph E. Lepetich
** Sondensysteme: Ralph W. Holtzclaw
** Sondenbetrieb: Robert R. Nunamaker, später Norman J. Martin
** wissenschaftliche Leitung: Richard O. Fimmel
* Bahnverfolgung und Datenverarbeitung: [[Jet Propulsion Laboratory]], geführt von A. J. Siegmeth und später Richard B. Miller
** Datenübertragung: [[Goddard Space Flight Center]], welches das [[Deep Space Network]] zur Kommunikation mit den Sonden steuert
* Trägerrakete: [[Lewis Research Center]] mit D. J. Shramo als Manager

Die Missionsziele der Pioneer-Sonden konzentrierten sich auf den Bereich jenseits des Mars. So sollte der Asteroidengürtel wissenschaftlich erforscht und gleichzeitig dessen Gefährlichkeit für Raumfahrzeuge ermittelt werden. Auch das interplanetare Medium zwischen Mars und Jupiter war von großem wissenschaftlichen Interesse. Schließlich sollte auch Jupiter selbst intensiv untersucht werden. Die Pioneer-Sonden benötigten die höchste Geschwindigkeit, die bis dahin je ein künstliches Objekt erreichen würde. Daher wurde die damals stärkste verfügbare [[Trägerrakete]], eine [[Atlas (Rakete)|Atlas]]-Rakete mit einer [[Centaur (Rakete)|Centaur]]-Oberstufe, gewählt. Da der Schub immer noch nicht ausreichte, integrierte man zusätzlich eine dritte Feststoffstufe, mit der man die nötige Geschwindigkeit von über 14,3&nbsp;km/s erreichen konnte.

== Technik ==
Pioneer&nbsp;10 wurde primär aus [[Aluminium]] gebaut und wog beim Start 258&nbsp;kg, wobei 28&nbsp;kg auf den Treibstoff [[Hydrazin]] zur Lageregelung entfielen. Der zentrale Teil der Sonde besteht aus einem sechseckigen Ring, der den Großteil der Elektronik beherbergt und aus Aluminium in [[Sandwichplatte mit Wabenkern|Sandwich-Wabenkern-Bauweise]] gefertigt wurde. Das Sechseck hat eine Tiefe von 25,5&nbsp;cm und eine [[Seitenlänge]] von 71&nbsp;cm. Darauf befindet sich die auffällige [[Parabolantenne]] mit einem Durchmesser von 2,74&nbsp;m. Am Zentralteil sind symmetrisch drei Ausleger angebracht. Zwei davon tragen in drei Metern Entfernung je zwei [[Radionuklidbatterie]]n (siehe [[#Energieversorgung|Energieversorgung]]), um Störungen durch deren Strahlung zu vermindern. Am dritten, 6,6&nbsp;m langen Ausleger befindet sich das [[#Helium Vector Magnetometer (HVM)|HVM]]-Instrument. Im Zentrum des Ringes befindet sich ein beheizter Kugeltank mit einem Durchmesser von 42&nbsp;cm für das Hydrazin.

=== Energieversorgung ===
[[Datei:Cutdrawing of an SNAP 19 RTG.jpg|miniatur|Schema einer SNAP-19-Radionuklidbatterie]]

Pioneer&nbsp;10 war die erste Sonde, die ihre Energie ausschließlich aus einer [[Radionuklidbatterie|thermoelektrischen Radionuklidbatterie]] bezog. Diese Neuerung war nötig, da die Sonnenstrahlung bei Jupiter 27-mal geringer ist als bei der Erde, wodurch [[Solarzelle]]n aufgrund der benötigten Fläche von etwa 23&nbsp;m² unpraktikabel wären. Die vier Batterien von Pioneer&nbsp;10 sind mit dem [[Isotop]] [[Plutonium|Plutonium-238]] befüllt, das eine [[Halbwertszeit]] von 87,7&nbsp;Jahren hat und während des Zerfalls [[Alphastrahlung]] aussendet. Diese Strahlung setzt große Mengen Wärme frei (Temperatur typischerweise mehrere hundert Grad Celsius). Diese Wärme wird mit 90 [[Thermoelement]]en pro Batterie direkt in [[elektrische Energie]] umgesetzt. Die Batterien sind vom Typ ''SNAP-19'', der auch bei den [[Viking]]-Sonden zum Einsatz kam, wiegen je 15,4&nbsp;kg und haben die Abmessungen {{nowrap|58 cm × 38 cm}}. Beim Start erzeugten alle Batterien zusammen eine Leistung von 155&nbsp;[[Watt (Einheit)|W]], die aufgrund des Plutoniumzerfalls und des Verschleißes der Thermoelemente bis zum Jupiter auf 140&nbsp;W sank. Bis 2004 sank das Niveau auf nur noch 65&nbsp;W ab. Pioneer&nbsp;10 benötigt maximal 106&nbsp;W, wovon 26&nbsp;W auf die wissenschaftlichen Instrumente entfielen. Die Bordspannung beträgt 28&nbsp;[[Volt|V]].

=== Kommunikation ===
Die Kommunikation erfolgte primär über die große Hochgewinnantenne, die einen Durchmesser von 2,74&nbsp;m und einen Öffnungswinkel von 3,3° hat. Sie erreichte einen [[Antennengewinn]] von 38&nbsp;[[Bel (Einheit)|dB]]. Hiermit wurde im [[Asteroidengürtel]] eine Senderate von 2&nbsp;[[Bit|kbit]]/s und bei Jupiter 1&nbsp;kbit/s erreicht. Allgemein konnte die Übertragungsrate in 16&nbsp;Schritten von 0,016&nbsp;kbit/s bis 2&nbsp;kbit/s gewählt werden. Die Empfangsrate war bei Jupiter mit nur einem Bit pro Sekunde sehr niedrig. Auf dem Empfänger befindet sich zusätzlich noch eine Mittelgewinnantenne, die auch bei einer ungenauen Ausrichtung auf die Erde Daten senden und empfangen konnte. Sollte die Sonde keinerlei Ausrichtung auf die Erde durchführen können, so gibt es auf der anderen Seite eine Niedriggewinnantenne, die in einem viel größeren Bereich (32° [[Öffnungswinkel]]) senden und empfangen konnte, wenn auch bei extrem geringen Übertragungsraten. Dies resultiert aus dem sehr niedrigen Antennengewinn von nur 21&nbsp;[[Bel (Einheit)|dB]]. Daher ist sie nur zur Notfallkommunikation gedacht und wurde nicht zum Übermitteln wissenschaftlicher Daten genutzt. Alle Übertragungen fanden im S-Band bei 2,110 oder 2,292&nbsp;[[Hertz (Einheit)|GHz]] statt, wobei die beiden [[Redundanz (Technik)|redundanten]] [[Transceiver|Transmitter]] eine Sendeleistung von je 8&nbsp;W aufweisen und 1,75&nbsp;kg schwer sind.

=== Elektronik ===

Pioneer&nbsp;10 besitzt wie frühere Raumsonden kaum automatische Steuerungssysteme und musste somit ständig mit Kommandos von der [[Mission Control Center|Bodenstation]] versorgt werden. Insgesamt gibt es 222&nbsp;Befehle, wovon 73 auf die Steuerung der wissenschaftlichen Instrumente und 149 auf die Kontrolle der Sonde entfallen. Jeder Befehl ist 22 Bit lang, womit die Übertragung 22&nbsp;Sekunden dauerte, als sich die Sonde im Bereich des Jupiters befand. Für einige Situationen, in denen mehrere Befehle in schneller Folge hintereinander ausgeführt werden mussten, reichte diese [[Bitrate|Datenrate]] allerdings nicht aus. Daher verbaute man einen Speicher, der bis zu fünf Kommandos aufnehmen konnte. Die wissenschaftlichen Instrumente verfügen über einen Speicher mit einer Kapazität von insgesamt 50&nbsp;kbit und können mit 18 verschiedenen Datenformaten umgehen. Eine der wenigen automatischen Komponenten der Sonde ist das CONSCAN-System. Mithilfe der [[Minimumpeilung]] kann es die Antenne autonom auf die Erde ausrichten. Allerdings ist die manuelle Ausrichtung durch Befehle von der Bodenstation im Hinblick auf den Treibstoffverbrauch effektiver, weswegen der CONSCAN-Modus nur selten eingesetzt wurde.

=== Flugsteuerung ===
Um die Position der Sonde zu ermitteln, kamen drei [[Sternsensor]]en zum Einsatz, von denen zwei die [[Sonne]] und einer [[Canopus]] als [[Leitstern]]e anpeilen. Sollte einer der beiden Sterne aus dem Sichtbereich der Sensoren auswandern, wurde eine Lagekorrektur eingeleitet. Diese wurde durch zwölf paarweise angeordnete Schubdüsen durchgeführt, die sich an der Antennenschüssel befinden. Sie konnten einen [[Schub]] von 1,8 bis 6,2&nbsp;Newton erzeugen. Die Stabilität der Sonde wurde durch eine [[Rotation (Physik)|Eigenrotation]] von etwa 4 bis 5 Umdrehungen pro Minute gewährleistet, wobei die Rotationsgeschwindigkeit mit der Zeit sank. Die Rotation erfolgte um die Achse Sender–Antenne–Zentralring. Die Schubdüsen wurden auch zur Anpassung der Rotation genutzt.

=== Plakette ===
{{Hauptartikel|Pioneer-Plakette}}

[[Datei:GPN-2000-001621-x.jpg|miniatur|Die Pioneer-Plakette]]

Die Plakette von Pioneer&nbsp;10 ist als Informationsträger für Außerirdische gedacht, welche die Sonde eventuell finden könnten. Sie misst 22,9&nbsp;cm in der Breite und 15,2&nbsp;cm in der Höhe. Als Basismaterial dient eine 1,2&nbsp;mm dicke Aluminiumplatte, die zum Korrosionsschutz mit [[Gold]] überzogen ist. Primäre Bildelemente sind ein Mann und eine Frau, jeweils unbekleidet, und die Silhouette des Raumschiffes, um einen Größenvergleich zu ermöglichen. Die Position der Erde ist relativ zu vierzehn [[Pulsar]]en angegeben. Des Weiteren sind das [[Sonnensystem]] und ein [[Hyperfeinstruktur]]übergang eines [[Wasserstoff]]atoms dargestellt.

== Wissenschaftliche Instrumente ==
[[Datei:Pioneer 10 systems diagram.svg|miniatur|Diagramm von Pioneer&nbsp;10 und dessen Systemen]]

Pioneer&nbsp;10 führte insgesamt 11 wissenschaftliche Instrumente mit, wobei das „S-Band Experiment“ nicht als eigenständiges System gezählt wird.
{| class="wikitable sortable"
|- bgcolor="#DDDDDD"
! Instrument
! Hersteller
! Masse
! Verbrauch
|-
| [[#Asteroid/Meteoroid Astronomy (AMA)|Asteroid/Meteoroid Astronomy (AMA)]]|| [[General Electric]] || style="text-align:right;"| 3,3 kg || style="text-align:right;"| 2,7 W
|-
| [[#Meteoroid Detectors (MD)|Meteoroid Detectors (MD)]] || [[Langley Research Center]] || style="text-align:right;"| 1,7 kg || style="text-align:right;"| 0,7 W
|-
| [[#Imaging Photopolarimeter (IPP)|Imaging Photopolarimeter (IPP)]] || [[University of Arizona]] ||  style="text-align:right;"|4,3 kg || style="text-align:right;"| 2,2 W
|-
| [[#Infrared Radiometers (IR)|Infrared Radiometers (IR)]] || [[California Institute of Technology|Caltech]] || style="text-align:right;"| 2,0 kg || style="text-align:right;"| 1,3 W
|-
| [[#Ultraviolet Photometry (UV)|Ultraviolet Photometry (UV)]] || [[University of California]] || style="text-align:right;"| 0,7 kg ||  style="text-align:right;"|0,7 W
|-
| [[#Charged Particle Instrument (CPI)|Charged Particle Instrument (CPI)]] || [[University of Chicago]] || style="text-align:right;"| 3,0 kg || style="text-align:right;"| 2,4 W
|-
| [[#Trapped Radiation Detector (TRD)|Trapped Radiation Detector (TRD)]] || [[University of California]] || style="text-align:right;"| 1,7 kg || style="text-align:right;"| 2,9 W
|-
| [[#Cosmic-Ray Spectra (CRS)|Cosmic-Ray Spectra (CRS)]] || [[Goddard Space Center]] || style="text-align:right;"| 3,2 kg || style="text-align:right;"| 2,2 W
|-
| [[#Geiger Tube Telescope (GTT)|Geiger Tube Telescope (GTT)]] || [[University of Iowa]] || style="text-align:right;"| 1,6 kg || style="text-align:right;"| 0,7 W
|-
| [[#Helium Vector Magnetometer (HVM)|Helium Vector Magnetometer (HVM)]] || [[Jet Propulsion Laboratory]] || style="text-align:right;"| 2,6 kg || style="text-align:right;"| 5,0 W
|-
| [[#Quadrispherical Plasma Analyzer (PA)|Quadrispherical Plasma Analyzer (PA)]] || [[Ames Space Center]] || style="text-align:right;"| 5,5 kg || style="text-align:right;"| 4,0 W
|- class="sortbottom"
!  style="text-align:left;" colspan="2" |'''Gesamt''' || style="text-align:right;"| 29,6 kg || style="text-align:right;"| 24,8 W
|}

=== Asteroid/Meteoroid Astronomy (AMA) ===
[[Datei:Pioneer 10 AMA.jpg|miniatur|Die vier Teleskope des AMA]]

Dieses Instrument maß die Verteilung von großen und kleinen Gesteinsbrocken im Asteroidengürtel. Hierzu kamen vier [[Ritchey-Chrétien-Cassegrain-Teleskop]]e zum Einsatz, die jeweils in einem Winkel von 45° zur Rotationsachse angeordnet waren. Alle Teleskope wiesen 20&nbsp;cm [[Brennweite]] und Durchmesser auf. Durch die geringe Brennweite war das [[Fernrohr#Gesichtsfeld im Fernrohr|Gesichtsfeld]] 7,5° groß. Verstärkt wurde das einfallende Licht, das von den Asteroiden reflektiert wurde, mittels [[Photokathode]]n und [[Photomultiplier]]röhren. Eine Messung wurde ausgelöst, wenn ein Objekt von mindestens drei der Teleskope erfasst wurde. Die Geschwindigkeit des Objekts wurde durch den Vergleich der Erfassungszeitpunkte durch die einzelnen Teleskope errechnet. Die Größe wurde aus der reflektierten Lichtmenge errechnet. Das Instrument fiel im Dezember 1973 aus, wobei zu diesem Zeitpunkt der Asteroidengürtel aber bereits durchquert war.

=== Meteoroid Detectors (MD) ===
[[Datei:Pioneer 10-MD.jpg|miniatur|Ein Meteoroidendetektor (oben) und deren Verteilung an der Antennenunterseite (unten)]]

Der Meteoroidendetektor ergänzte das AMA und registrierte die Einschläge von Teilchen auf der Sonde, die über 100&nbsp;Nanogramm wogen. Hierzu wurden 234&nbsp;Zellen mit einer [[Argon]]-[[Stickstoff]]-Mischung gefüllt. Wenn ein Teilchen die 0,05&nbsp;mm dicke Folie durchschlug, strömte das Gas aus. Dieses wurde durch eine [[Kathode]] detektiert, die das Gas auch ionisierte. So konnte auch die Größe des eingeschlagenen Teilchens ermittelt werden. Das Instrument besaß insgesamt eine Fläche von 2,45&nbsp;m², wobei gleich mehrere Detektorplatten auf der Rückseite der Antenne angebracht wurden (siehe Bild rechts). Im Oktober 1980 wurde das Instrument schließlich abgeschaltet.

=== Imaging Photopolarimeter (IPP) ===
Dieses Instrument war für alle fotografischen Aufnahmen im sichtbaren Licht verantwortlich. Es verwendete ein [[Maksutov-Teleskop]] mit einem Durchmesser von 2,54&nbsp;cm und einer Brennweite von 86&nbsp;mm. Ein [[Calcit]]-[[Wollaston-Prisma]] teilte das eintreffende Licht in zwei separate Strahlen, die dann durch zwei Spiegel und zwei Filter (Blau: 390 bis 490&nbsp;nm, Rot: 580 bis 700&nbsp;nm) auf mehrere Photomultiplierröhren zur Verstärkung gelenkt wurden, die das Licht dann [[Digitalisierung|digitalisierten]]. Es konnten auch die Polarisierung und die Temperatur eines 0,46° großen Bildausschnittes ermittelt werden, wobei eine [[Wolfram]]-Lampe zur [[Kalibrierung]] diente. Im abbildenden Modus erreichte das Instrument eine Auflösung von 0,5&nbsp;[[Radiant (Einheit)|mrad]].
[[Datei:Pioneer 10-11 - P60 - fx.jpg|miniatur|links|Das IPP-Instrument]]
Für jedes Pixel standen 6&nbsp;Bit Helligkeitsinformationen pro Farbe zur Verfügung. Das Bild war immer 512&nbsp;Pixel breit und konnte in der Höhe auf 128, 256 oder 512&nbsp;Pixel eingestellt werden. Für das anschließende Auslesen des 6144&nbsp;Byte großen Speichers standen 12&nbsp;Sekunden Zeit zur Verfügung. Damit konnte das IPP Datenraten von bis zu 0,5&nbsp;kbit/s erreichen, was der Hälfte der Sendekapazität bei Jupiter entspricht. Bei einer maximalen Bildgröße von 3,15&nbsp;Mbit konnte die Übertragung eines Bildes so bis zu 100&nbsp;Minuten dauern. Dies verursachte bei der anschließenden Bildverarbeitung durch die Bodenstation erhebliche Probleme, da man den grünen Farbkanal synthetisch hinzufügen musste und die starken Verzerrungen durch die Rotation des Planeten nur mit komplizierten Berechnungen entfernen konnte. Das IPP wurde nach seiner Primärmission periodisch aktiviert, um Sternpositionen zu messen, da die beiden Sternsensoren aufgrund der wachsenden Entfernung immer öfter ihren Referenzstern nicht erfassen konnten. Im Oktober 1991 traten Bildfehler auf, weswegen es in dieser Funktion nicht mehr weiterarbeiten konnte. Um Strom zu sparen, wurde das Instrument drei Jahre später komplett abgeschaltet.

=== Infrared Radiometers (IR) ===
[[Datei:P58 - fx.jpg|miniatur|Das IR-Instrument]]

Dieses Instrument maß die Oberflächentemperatur von Planeten, indem es die emittierte [[Infrarotstrahlung]] auswertete. Es handelte sich um eine Weiterentwicklung des Systems, das bei [[Mariner]] 6 und 7 verwendet wurde, und hatte im Vergleich damit eine höhere Auflösung. Es verfügte über ein [[Cassegrain-Teleskop]] mit einem Durchmesser von 7,62&nbsp;cm und einem Gesichtsfeld von 1°&nbsp;×&nbsp;3°. Zu Messungen kamen insgesamt 88&nbsp;Bimetallthermophilsensoren zum Einsatz, es wurde Strahlung im Wellenlängenbereich von 14 bis 56&nbsp;μm gemessen. Bei der größten Annäherung an Jupiter war das Gesichtsfeld 725&nbsp;km&nbsp;×&nbsp;2400 km groß, wodurch eine grobe Kartierung der Temperaturregionen des Planeten möglich war.

=== Ultraviolet Photometry (UV) ===
[[Datei:Pioneer 10-UV.jpg|miniatur|Das UV-Instrument (oben) und das Funktionsschema (unten)]]

Dieses Instrument diente der breitbandigen Messung von [[Ultraviolettstrahlung]]. Es konnte Wellenlängen von 20 bis 180&nbsp;nm erfassen und war mit zwei Filtern für 121,6 und 58,4&nbsp;nm ausgestattet. Mittels dieser Filter konnten die [[Spektrallinie]]n von [[Wasserstoff]] und [[Helium]] erkannt werden. Als Detektor kam ein [[Fotometer]] mit einem Öffnungswinkel von 20° zum Einsatz. Im interplanetaren Raum suchte das Instrument nach Strahlung, die verursacht wurde, wenn Wasserstoffatome auf Unterschallgeschwindigkeit abgebremst wurden und wenn Ionen mit ihnen kollidierten. Im Dezember 1990 stellte man fest, dass die Ladekapazität des Instruments abnahm, was die Nutzungsdauer auf maximal zwei Tage pro Woche begrenzte.

=== Charged Particle Instrument (CPI) ===
Das CPI analysierte [[Ion|geladene Teilchen]] mit Hilfe von vier Sensoren, wobei zwei für den interplanetaren Raum und zwei für Teilchen in Jupiternähe zuständig waren. Der Hauptdetektor, der mit einem [[Saphir]]-Kristall arbeitete, konnte für [[Proton]]en ein Energiespektrum von 3 bis 68&nbsp;MeV erstellen, für [[Sauerstoff]] 10 bis 150&nbsp;MeV pro [[Nukleon]]. Er konnte außerdem ionisierte Elemente bis zur Atommasse von Sauerstoff erkennen. Des Weiteren konnte es die [[Isotop]]enzusammensetzung von Wasserstoff und Helium ermitteln. Dieser Detektor war für den interplanetaren Raum konzipiert. Der Sensor für niederenergetische Teilchen kam ebenfalls in dieser Umgebung zum Einsatz. Er basierte auf [[Caesiumiodid|Cäsiumjodid]] und verwendete eine dünne Metallplatte, um Protonen mit niedriger Energie (0,3 bis 0,9&nbsp;MeV) zu messen. Das Gesichtsfeld betrug 70°.

[[Datei:Pioneer 10-11 - P52a - fx.jpg|miniatur|links|Das CPI-Instrument]]

Im Nahbereich von Jupiter und Saturn kam ein Elektronenstromdetektor zum Einsatz. Dieser verwendete zur Messung einen [[Silicium|Siliziumsensor]], der durch eine [[Beryllium]]platte abgeschirmt war, die nur Elektronen mit hoher Energie (über 3&nbsp;MeV) durchließ. Der vierte Detektor war ebenfalls für den Raum nahe der Planeten gedacht und suchte nach Hochenergie-Protonen über 30&nbsp;MeV. Hierzu wurde ein [[Thorium]]-232-Element zwischen zwei auf Silizium basierenden Sensoren angeordnet. Diese konnten so die Strahlung, die durch das Reaktionsprodukt [[Uran]]-233 bei dessen spontanem Zerfall entsteht, selektiv ohne die Einflüsse der Elektronen messen. Die Messung war in acht 45°-Sektoren unterteilt.<ref>{{Internetquelle | url= https://nssdc.gsfc.nasa.gov/nmc/experiment/display.action?id=1972-012A-02 | titel= Charged Particle Instrument (CPI)| hrsg= [[NASA]]| abruf= 2024-07-14 | sprache= en }}</ref>

=== Trapped Radiation Detector (TRD) ===
[[Datei:Pioneer 10-11 - P54 - fx.jpg|miniatur|Das TRD-Instrument mit seinen fünf Teleskopen]]

Dieses Instrument besteht aus fünf Detektoren für Elektronen und Protonen. Der erste war ein [[Tscherenkow-Strahlung|Tscherenkow-Zähler]], der mittels vier Kanälen auf Teilchen mit einer Energie von jeweils über 1, 6, 9 und 13&nbsp;MeV ansprach. Ein dreikanaliger Elektronenstreuungszähler konnte Elektronen von jeweils mehr als 0,16, 0,26 und 0,46&nbsp;MeV erkennen. Ebenfalls auf drei Kanälen arbeitete ein Minimum-Ionisationzähler, der die [[Kosmischer Mikrowellenhintergrund|kosmische Hintergrundstrahlung]] untersuchte. Er detektierte Elektronen mit mehr als 35&nbsp;MeV und Protonen mit mehr als 80&nbsp;MeV. Die beiden letzten Sensoren waren [[Szintillationszähler]], die Protonen ab einer Energie von 150&nbsp;keV und Elektronen ab 10&nbsp;keV erkannten. Das Instrument konnte mit acht unterschiedlichen Datenraten ausgelesen werden. Maximal konnte ein Kanal in 1,5&nbsp;Sekunden ausgelesen werden, wodurch ein kompletter Zyklus mindestens 108&nbsp;Sekunden dauerte. Im Laufe der Mission fielen beide Szintillationszähler und ein Kanal des Tscherenkow-Zählers aus, da sie dieselben Elektronikkomponenten verwendeten, die relativ früh ausgefallen waren. Um Strom zu sparen, wurde das Instrument am 1. Dezember 1993 abgeschaltet.

=== Cosmic-Ray Spectra (CRS) ===
[[Datei:Pioneer 10-11 - P52b - fx.jpg|miniatur|Das CRS-Instrument]]

Das CRS bestand im Wesentlichen aus drei Teilchenteleskopen. Das erste maß Teilchen mit hoher Energie und bestand aus fünf einzelnen Detektoren. Wenn diese eine Energie von 20 bis 50&nbsp;MeV pro Nukleon aufwiesen wurden sie gestoppt, bei höherer Energie durchschlugen sie die Detektoren. Maximal konnte so eine Ladung von bis zu 200&nbsp;MeV gemessen werden. Die anderen beiden Teleskope erfassten niederenergetische Teilchen. Eines konnte Ionen mit einer Energie von 3 bis 32&nbsp;MeV stoppen und ihre Ladung und Masse ermitteln, wobei die Messauflösung 20 % betrug. Das letzte Teleskop konnte sowohl Elektronen im Bereich von 50 bis 1000&nbsp;keV messen, als auch Protonen mit einer Energie von 0,05 bis 20&nbsp;MeV. Die Auflösung lag hier bei 20 %. Das gesamte Instrument detektierte Teilchen in acht Sektoren mit je 45°.

=== Geiger Tube Telescope (GTT) ===
[[Datei:Pioneer 10-11 - p53 - fx.jpg|miniatur|Das GTT-Instrument]]

Dieser [[Geigerzähler]] diente zur Messung von Protonen und Elektronen sowie der Ermittlung ihres Herkunftsortes. Um dies zu erreichen, wurden drei Detektoren jeweils [[Orthogonalität|orthogonal]] zueinander angeordnet, so dass je ein Messwert für jede [[Koordinatenachse]] im [[3D|dreidimensionalen]] Raum ermittelt wurde, wodurch eine Rückverfolgung möglich war. Um das [[Rauschen (Physik)|Hintergrundrauschen]] des Weltalls herauszufiltern gab es noch eine weitere Röhre, um dieses zu messen. Die Elektronik konnte dann diese Messung verwenden, um das Rauschen aus den anderen Detektorenmesswerten zu entfernen. Es gab zwei dieser Sensorenkomplexe, die unterschiedliche Energiebereiche abdeckten. Der erste Komplex erkannte Elektronen mit einer Energie von 5 bis 21&nbsp;MeV und 30 bis 77,5&nbsp;MeV für Protonen, der zweite Elektronen im Bereich von 0,55 bis 21&nbsp;MeV und Protonen bei 6,6 bis 77,5&nbsp;MeV. Eine letzte Röhre war mit einer [[Gold]]folie überzogen, die zwar keine Protonen passieren ließ, jedoch Elektronen mit einer Energie von über 60&nbsp;keV. Das GTT, das von dem bekannten Raumfahrtpionier [[James Van Allen]] entwickelt wurde, war das letzte Instrument, das aus Energiemangel abgeschaltet wurde.

=== S-Band Experiment ===
Das S-Band Experiment wird nicht als eigenes Instrument gezählt, da es die gesamte [[Hardware]] der Hochgewinnantenne verwendete. Es verwendete dessen S-Band-Sender, um die Atmosphäre von Planeten und Monden direkt anzustrahlen. Beim Durchwandern der [[Atmosphäre (Astronomie)|Atmosphäre]] veränderte sich das Signal durch Wechselwirkungen mit deren Molekülen, wodurch Rückschlüsse auf deren Aufbau, Dichte und Temperatur möglich waren. Da die [[Gravitation]]skräfte geringfügig die Frequenz der Radiowellen veränderte, konnte man auch die Dichte des gesamten Himmelskörpers ermitteln. Bei dem Jupitermond [[Europa (Mond)|Europa]] betrug die Abweichung von dem später ermittelten Wert ca. 8 %, wobei Pioneer&nbsp;11 später teilweise Abweichungen von unter einem Prozent erreichte.

=== Helium Vector Magnetometer (HVM) ===
[[Datei:Pioneer 10-11 - P50 - fx.jpg|miniatur|Teile des HVM-Instruments]]

Dieses Instrument diente zur Messung von Magnetfeldern. Der Sensor ist an einem der drei Ausleger in 6,6&nbsp;Meter Entfernung zur Zelle angebracht, um Störungen durch die Radionuklidbatterien, die Bordelektronik und das Eigenmagnetfeld der Sonde zu minimieren. Der zentrale Teil des HVM ist mit [[Helium]] gefüllt. Das Gas wurde durch Magnetfelder verschieden stark aufgeladen, was dessen Absorptionseigenschaften verändert. Diese Änderung wird durch einen Infrarotsensor gemessen und dann entsprechend interpretiert. Die Empfindlichkeit lag bei 4 bis 0,01&nbsp;[[Tesla (Einheit)|nT]], maximal konnten Magnetfelder mit einer Stärke von 140&nbsp;μT gemessen werden, was dem Dreifachen des Erdmagnetfeldes in Bodennähe entspricht. Die Messbereiche konnten in acht Schritten geregelt werden, wobei die Sonde diese auch automatisch anpassen konnte. Das Instrument führte bis November 1975 Daten und wurde im Juni 1986 endgültig abgeschaltet.

=== Quadrispherical Plasma Analyzer (PA) ===
[[Datei:Pioneer 10-11 - P51b - fx.jpg|miniatur|Das PA-Instrument]]

Dieses Instrument diente zur Messung von Teilchen mit sehr niedriger Energie und besitzt dazu je einen Messkanal mit mittlerer und hoher Auflösung. Letzterer konnte Elektronen im Bereich von 1 bis 500&nbsp;eV und Protonen mit einer Energie von 0,1 bis 18&nbsp;keV erfassen. Vor der Messung wurden die Teilchen auf einer Strecke von 9&nbsp;cm mittels 26&nbsp;[[Kanalelektronenvervielfacher]] bei einer [[Elektrische Spannung|Spannung]] von 9&nbsp;kV beschleunigt. Die Detektoren, die in einem Halbkreis angeordnet waren und ein Gesichtsfeld von 51° aufwiesen, registrierten anschließend nur Teilchen, welche eine Ladung besaßen, die einer Spannung von 0,1 bis 8&nbsp;kV entsprach. Der Kanal mit mittlerer Auflösung wies eine Eingangsöffnung von 12&nbsp;cm auf und deckte einen Einfallswinkel von 15 bis 22,5° ab. Der Beschleunigungsweg betrug nur einen Zentimeter, und es wurden nur Protonen mit einer äquivalenten Spannung von 0,1 bis 18&nbsp;kV gemessen. Elektronen wurden im Bereich 1 bis 500&nbsp;Volt detektiert. Das Instrument wurde im September 1995 abgeschaltet.

== Ablauf der Mission ==
=== Start ===
[[Datei:Launch of Pioneer 10-2.jpg|mini|Start von Pioneer 10 mit der Atlas-Rakete]]
[[Datei:Animation of Pioneer 10 trajectory.gif|mini|Trajektorie von Pioneer&nbsp;10 mit Vorbeiflug am Jupiter]]
Da Pioneer&nbsp;10 für den Weg zum Jupiter eine hohe [[Kosmische Geschwindigkeiten|Fluchtgeschwindigkeit]] erreichen musste, wurde eine schubstarke [[Trägerrakete]] benötigt. Man entschied sich für eine [[Atlas (Rakete)|Atlas]]-Rakete mit einer [[Centaur (Rakete)|Centaur]]-Oberstufe. Zusätzlich wurde eine Feststoffoberstufe vom Typ „Star&nbsp;37E“ eingesetzt. Diese war 1127&nbsp;kg schwer und lieferte über einen Zeitraum von 43&nbsp;Sekunden einen Schub von 66,7&nbsp;kN. Diese Sonde wurde am 3.&nbsp;März 1972 um 1:49&nbsp;[[Koordinierte Weltzeit|UTC]] vom [[Cape Canaveral AFS Launch Complex 36|Launch Complex 36]] der [[Cape Canaveral Air Force Station|Cape Canaveral AFB]] aus gestartet. Anders als viele frühere Sonden wurde Pioneer&nbsp;10 direkt auf einen Kurs zu Jupiter gebracht, anstatt erst in einen [[Satellitenorbit#Parkbahn|Parkorbit]] befördert zu werden. Mit einer Geschwindigkeit von 14,36&nbsp;Kilometern pro Sekunde übertraf sie die Geschwindigkeit der [[Apollo-Programm|Apollo-Raumschiffe]]. Diese benötigten drei Tage zur Mondumlaufbahn, Pioneer&nbsp;10 nur elf Stunden.

=== Erste Flugphase und Asteroidengürtel ===
Pioneer 10 gelangen schon früh wichtige wissenschaftliche Ergebnisse. So konnte das [[Zodiakallicht]] erstmals von weit jenseits der Erde nachgewiesen werden. Im August 1972 kam es zu einem [[Sonnensturm]], der von [[Pioneer 9]] und 10 gleichzeitig beobachtet und vermessen werden konnte. Im Februar 1973 erreichte die Sonde als erstes von Menschen hergestelltes Objekt den [[Asteroidengürtel]]. Man betrat absolutes Neuland, bereits Teilchen mit einem Durchmesser von 0,05&nbsp;mm konnten die Sonde schwerwiegend beschädigen. Zur damaligen Zeit vermutete man, dass der Asteroidengürtel ein Vordringen in Richtung Jupiter unmöglich machen könnte. Es stellte sich allerdings heraus, dass diese Annahme völlig übertrieben war, denn weder konnte das [[#Asteroid/Meteoroid Astronomy (AMA)|AMA]]-Instrument große Asteroiden ausmachen, noch konnte das [[#Meteoroid Detectors (MD)|MD]]-System viele Einschläge melden. Die größte Annäherung an einen katalogisierten Asteroiden – [[(307) Nike]]<ref>{{Internetquelle | autor=Chris Gebhardt | url=https://www.nasaspaceflight.com/2017/07/pioneer-10-first-probe-inner-precursor-juno/ | titel=Pioneer 10: first probe to leave the inner solar system & precursor to Juno | werk=NASA Spaceflight | datum=2017-07-15 | abruf=2024-07-14 | sprache=en}}</ref> – betrug 8,8 Millionen Kilometer. Somit konnte man den Asteroidengürtel als ernsthafte Gefahr für spätere Raumschiffe praktisch ausschließen. Während des gesamten Weges zu Jupiter wurden ungefähr 16.000&nbsp;Kommandos zur Sonde gesendet.

=== Jupiter ===
[[Datei:P10A35.jpg|miniatur|Jupiter mit dem „großen roten Fleck“]]

Im November 1973 erreichte die Sonde das Jupitersystem, als sie die Bahn des äußersten zum damaligen Zeitpunkt bekannten Mondes [[Sinope (Mond)|Sinope]] kreuzte. Die größte Annäherung zum Jupiter fand am 3.&nbsp;Dezember 1973 statt.<ref>{{Webarchiv|url=http://www.nasa.gov/centers/ames/missions/archive/pioneer.html |wayback=20110815233221 |text=Pioneer 10 Spacecraft Sends Last Signal (englisch) <!--2007-03-26-->}} NASA Pioneer</ref> Am 26.&nbsp;November trat die Sonde in die [[Bugstoßwelle]] von Jupiters [[Magnetosphäre]] ein, was man an der rapiden Geschwindigkeitsabnahme (von 451&nbsp;km/s auf 225&nbsp;km/s) und der stark erhöhten Temperatur des [[Sonnenwind]]es erkannte. Als Pioneer&nbsp;10 diese Zone binnen eines Tages durchquert hatte, war der Sonnenwind durch das starke Magnetfeld Jupiters, dessen [[Magnetische Flussdichte|Flussdichte]] sich auf 5&nbsp;[[Tesla (Einheit)|nT]] belief, nicht mehr messbar. Da es einige Tage zuvor verstärkte [[Sonnenaktivität]] gegeben hatte, wurde dieses Magnetfeld am 29. November temporär gestaucht, so dass die Sonde noch einmal 11&nbsp;Stunden lang mit Sonnenteilchen in Kontakt kam. Am 1.&nbsp;Dezember befand sich die Sonde dann endgültig innerhalb des Magnetfeldes von Jupiter, der sich in 3,5&nbsp;Millionen Kilometern Entfernung befand. Nun begann man mit der Anfertigung der Fotos, 95&nbsp;Stunden vor der nächsten Annäherung. Aufgrund des großen Blickfeldes der Kamera war der Planet erst acht Stunden vor der größten Näherung formatfüllend. 74&nbsp;Stunden nach der Annäherung wurde der Betrieb des [[#Imaging Photopolarimeter (IPP)|IPP]] eingestellt, wobei man 180&nbsp;Bilder aufnehmen konnte. Am 3.&nbsp;Dezember 1973 kamen bei Pioneer&nbsp;10 aufgrund der starken Strahlung einige Kommandos nicht an, was dazu führte, dass das IPP den Mond [[Io (Mond)|Io]] nicht fotografierte. Während der Passage des [[Strahlungsgürtel]]s bekam die Sonde eine [[Strahlendosis]] ab, die um das 1000-Fache höher lag als die für den Menschen [[Letale Dosis|tödliche Dosis]]. Trotzdem gelang noch je eine Aufnahme der Monde [[Ganymed (Mond)|Ganymed]], [[Europa (Mond)|Europa]] und [[Kallisto (Mond)|Kallisto]]. Aufgrund der nahezu vollständig manuellen Steuerung der Sonde wurden im Jupitersystem 400 bis 2000 Kommandos pro Tag gesendet.

[[Datei:Pioneer-10 jupiter moons.jpg|miniatur|links|Mehrere niedrig aufgelöste Aufnahmen von vier Jupitermonden]]

Dank Pioneer&nbsp;10 konnte man Jupiters Struktur wesentlich besser analysieren als mit den damaligen erdgebundenen Instrumenten. So fand sie ein kleineres Gegenstück zum [[Großer Roter Fleck|Großen Roten Fleck]], den man bereits früher von der Erde aus entdeckt hatte. Allerdings war dieser neue Fleck bei der Ankunft von Pioneer&nbsp;11 wieder verschwunden. Temperaturmessungen ergaben, dass die hellen Zonen des Planeten um 6&nbsp;Kelvin kühler waren als die dunklen, was durch ihren höheren [[Albedo]]-Wert zu erklären ist. Wie vermutet strahlte Jupiter 2,5-mal mehr Energie ab, als er durch die Sonnenstrahlung aufnahm. Im starken Strahlungsgürtel des Planeten wurden bis zu 13&nbsp;Millionen hochenergetische Elektronen pro Kubikzentimeter gemessen, bei den Protonen lag die Konzentration bei bis zu 4 Millionen Protonen/cm³. Bei den niederenergetischen Elektronen stieg die Dichte auf bis zu 500 Mio. Elektronen/cm³, was 5000-mal mehr war als im [[Van-Allen-Gürtel]]. Die Atmosphäre wurde genau untersucht und so konnten der Heliumanteil, der Druck und die Temperatur bestimmt werden. Das Temperaturminimum von −163&nbsp;°C wurde bei einem Druck von 3000&nbsp;[[Pascal (Einheit)|Pa]] erreicht. Das [[#Helium Vector Magnetometer (HVM)|HVM]]-Instrument vermaß die Lage, Form und Stärke von Jupiters Magnetfeld, dessen Einfluss bis zur Saturnumlaufbahn reicht. In den oberen Wolkenschichten betrug die Flussdichte des Feldes 0,4&nbsp;mT. Durch Gravitationsmessungen stellte man fest, dass der Kern des Planeten nur sehr klein und flüssig ist. Bei dem Mond Io konnte man das [[#S-Band Experiment|S-Band-Experiment]] zum Einsatz bringen und stellte so einen Bodendruck von 5&nbsp;Pa fest, wobei die Atmosphäre bis zu 115&nbsp;km hoch war. Bei dem Mond konnte außerdem eine ausgeprägte [[Ionosphäre]] entdeckt werden, die sich auf der Tagseite 700&nbsp;km ausdehnte und eine Elektronendichte von 60.000 Elektronen pro Kubikzentimeter aufwies. Auf der Nachtseite war sie mit nur 9000&nbsp;Elektronen/cm³ wesentlich dünner. Zwischen Ios Umlaufbahn und Jupiter wurde auch eine Wasserstoffwolke entdeckt.

Die Sonde näherte sich der Wolkenobergrenze von Jupiter bis auf 130.354 Kilometer und wurde durch das [[Swing-by]]-Manöver weiter beschleunigt. Die erreichte Maximalgeschwindigkeit lag dadurch kurzzeitig bei 36,67&nbsp;km/s. Die Flugbahn von Pioneer&nbsp;10 wurde um beinahe 90° abgelenkt, sie verblieb aber in der [[Ekliptik]].

=== Nach Jupiter ===
[[Datei:72413main ACD97-0036-3.jpg|miniatur|Die Bahnen der Voyager- und Pioneer-Sonden]]

1976 passierte die Sonde die Bahn des Saturn, 1979 die des Uranus und 1983 die des Neptun. Eine Erkundung dieser Planeten war aber nicht möglich und auch nicht vorgesehen, da sie sich fernab der Bahn der Sonde befanden. Die Sonde blieb bis zum 17.&nbsp;Februar 1998 das am weitesten von der Erde entfernte von Menschen geschaffene Objekt. Die 1977 gestartete Sonde [[Voyager 1]] befindet sich seitdem dank ihrer höheren Geschwindigkeit in größerer Distanz zur Erde.<ref>{{Internetquelle | url=https://space.physics.uiowa.edu/plasma-wave/pioneer/update.html | autor=J. A. Van Allen | titel=Update on Pioneer 10 | hrsg=University of Iowa | datum=1998-02-17 | abruf=2024-07-14 | sprache=en}}</ref>

Zwar wurde Pioneer&nbsp;10 nicht für den Einsatz außerhalb der Umlaufbahn des Jupiters ausgelegt, aber die Instrumente zur Messung von Strahlung und Ionen waren generell auch zur Analyse des interplanetaren Raumes geeignet. Problematisch wurde bald das geringe Energieniveau der Sonde, da sich die abgegebene Leistung der Radionuklidbatterien kontinuierlich verringerte, weswegen immer mehr wissenschaftliche Instrumente mit der Zeit abgeschaltet werden mussten. Das [[#Asteroid/Meteoroid Astronomy (AMA)|AMA]]-System musste bereits im Dezember 1973 abgeschaltet werden und im Januar 1974 folgte das [[#Infrared Radiometers (IR)|IR]]-Instrument. Im November wurde dann das [[#Helium Vector Magnetometer (HVM)|Magnetometer]] deaktiviert. Im Jahre 1976 fiel der Hauptsender des Kommunikationssystems aus, so dass man auf den Reservesender umschalten musste. Der Programmspeicher wurde im September deaktiviert, ebenfalls, um Strom zu sparen. Aufgrund der zu niedrigen Betriebstemperatur konnte der [[#Meteoroid Detectors (MD)|Meteoritendetektor]] nicht weiter effektiv betrieben werden und wurde im Oktober 1980 abgeschaltet. Seit 1980 konnte man beobachten, dass Pioneer&nbsp;10 leicht von der vorausberechneten Bahn abkam. Dieses Phänomen wird als [[Pioneer-Anomalie]] bezeichnet und war lange Zeit ungeklärt, inzwischen wird es auf die ungleichmäßige Wärmeabstrahlung der Radionuklidbatterien zurückgeführt. Weitere Probleme an dem System sorgten für einen Leistungsabfall, so dass man gezwungen war, auf die großen 70-Meter-Antennen des [[Deep Space Network]]s zurückzugreifen. Es handelt sich um die leistungsfähigsten Modelle ihrer Art, mit denen man eine Datenrate von 16&nbsp;Bit/s erreichte. Im November 1993 schaltete man das [[#Trapped Radiation Detector (TRD)|TRD]]-Instrument ab, im Dezember zwecks Stromersparnis den Unterspannungsschutz. Von nun an konnten schon kleine Schwankungen in den elektrischen Systemen einen Totalausfall bedeuten. Aus diesem Grund schaltete man den Schutz bei Kurskorrekturen wieder vorübergehend ein, da man dabei auf separate Batterien zurückgriff. Im September 1995 deaktivierte man den [[#Quadrispherical Plasma Analyzer (PA)|Plasmaanalysator]], so dass nur noch vier Instrumente aktiv waren: [[#Ultraviolet Photometry (UV)|UV]], [[#Charged Particle Instrument (CPI)|CPI]], [[#Cosmic-Ray Spectra (CRS)|CRS]] und [[#Geiger Tube Telescope (GTT)|GTT]].

Um Geld einzusparen, wurde Pioneer&nbsp;10 am 31.&nbsp;März 1997 offiziell abgeschrieben, obwohl sie noch funktionstüchtig war. Allerdings schaffte man es immer wieder, Geldmittel aus anderen Projekten abzuziehen, um hin und wieder Kontakt mit der Sonde aufzunehmen. Die Sonde wurde anschließend für das Training von Bodenkontrollern genutzt, die an ihr den Umgang mit Sonden übten, die sehr lange Signallaufzeiten (mehrere Stunden) aufwiesen. Nebenbei empfing man so auch noch wissenschaftliche Daten. Aufgrund des immer weiter sinkenden Energieniveaus war man trotzdem gezwungen, auch die letzten Instrumente abzuschalten. Im Januar 2001 war dann nur noch das GTT-System aktiv. Am 10.&nbsp;Februar 2000 konnte Pioneer das letzte Mal einen Befehl empfangen (die Sonde meldete einen erfolgreichen Empfang), da die zunehmende Entfernung die Empfangsstärke unter ein kritisches Niveau sinken ließ. Am 27.&nbsp;April 2002 konnten letztmals verwertbare Daten von der Sonde empfangen werden.

Das letzte identifizierbare Signal empfing man am 23.&nbsp;Januar 2003, beim nächsten geplanten Kontakt am 7.&nbsp;Februar konnte kein Signal von der Sonde detektiert werden und so endete die Mission nach 31&nbsp;Jahren in einer Entfernung von etwa 81&nbsp;[[Astronomische Einheit|AE]] (etwa 12&nbsp;Milliarden Kilometer). Die Raumsonde bewegt sich seitdem ungefähr in Richtung des 67&nbsp;[[Lichtjahr]]e entfernten Sterns [[Aldebaran]] im [[Stier (Sternbild)|Sternbild Stier]], dessen heutige Position sie in etwa 2 Millionen Jahren erreichen wird.<ref>{{Webarchiv |url=https://www.nasa.gov/centers/ames/news/releases/2003/03_25HQ.html |wayback=20050112110246 |text=Pioneer 10 Spacecraft sends last Signal}} (www.nasa.gov, 25. Februar 2003)</ref>

[[Datei:Pioneer 10 - Mission in past and future.jpg|miniatur|zentriert|750px|Wichtige Etappen der Mission und theoretisch zukünftiger Flugverlauf der Sonde (''kursiv'' = aufgrund der fehlenden Kommunikation keine Überprüfung möglich)]]

== Kosten und Nutzen ==
Die Gesamtkosten für Pioneer&nbsp;10 werden von der NASA mit 350 Mio. [[US-Dollar]] beziffert, davon 200&nbsp;Mio. auf Entwicklung und Konstruktion und 150&nbsp;Mio. auf die Missionsüberwachung. Im Vergleich zu späteren Missionen kostete die Sonde verhältnismäßig wenig. Pioneer 10 lieferte wichtige Erkenntnisse für die [[Voyager-Programm|Voyager-Sonden]], deren Konstruktion und Ausstattung entsprechend angepasst wurde. Außerdem konnte gezeigt werden, dass eine gefahrlose Passage des [[Asteroidengürtel]]s möglich war. Die Sonde lieferte erstmals auch detailreiche Bilder von Jupiter und seinen [[Liste der Jupitermonde|Monden]]. Bei einer Missionszeit von 31 Jahren bei geplanten 21 Monaten kann man von einem großen Erfolg für die NASA sprechen.

== Literatur ==
* {{Literatur |Autor=Mark Wolverton |Titel=The Depths of Space: The Story of the Pioneer Planetary Probes |Verlag=Joseph Henry Press |Ort= |Jahr=2004 |ISBN=0-30909050-4 }}
* John D. Anderson, Philip A. Laing, Eunice L. Lau, Anthony S. Liu, Michael Martin Nieto und Slava G. Turyshev: ''Study of the anomalous acceleration of Pioneer 10 and 11''. In: ''Physical Review D''. Band 65, 2002, 082004, {{DOI|10.1103/PhysRevD.65.082004}}, {{arXiv|gr-qc/0104064v5}}.

== Film ==
In dem Science-Fiction-Film ''[[Star Trek V: Am Rande des Universums]]'' wird Pioneer 10 von einem [[Völker und Gruppierungen im Star-Trek-Universum|klingonischen]] „Bird-of-Prey“-Raumschiff als Übungsziel benutzt und zerstört.<ref>{{Internetquelle|url=https://www.youtube.com/watch?v=9qm0wMI8ods |titel=Captain Klaa destroys the Pioneer 10 probe for target practice (Star Trek 5 Scene). |autor=NunyVanstta135 |datum=2014-04-24 |abruf=2024-07-14 }}</ref>

== Weblinks ==
{{Commonscat|Pioneer 10|Pioneer&nbsp;10}}
{{Commonscat|Pioneer program|Pioneer-Missionen}}
* {{Helios|Aktion=1|Objekt=10|Koordinaten=1|Von=1972-03-03|Bis=2005-12-31|Intervall=1|Equi=3|Text=Angaben zur Entfernung von Pioneer&nbsp;10 von der Sonne und zur Richtung während ihrer aktiven Phase.}} Die Tabelle gibt als Datum das Jahr und den Tag im Jahr an. NASA-Webseite für den Datenabruf ist [https://omniweb.gsfc.nasa.gov/coho/helios/heli.html ''hier zu finden''].
* {{Astronautix|pioneer10-11|Pioneer 10-11}}
* {{Internetquelle | werk=Raumfahrer.net | url=https://www.raumfahrer.net/goodbye-pioneer-10-ein-nachruf/ | titel=Goodbye Pioneer 10 – ein Nachruf | datum=2003-03-02 | abruf=2024-07-14 | abruf-verborgen=1}}
* {{Internetquelle |autor=Bernd Leitenberger |url=https://www.bernd-leitenberger.de/pioneer10-11.shtml |titel=Pioneer 10+11 |abruf=2024-07-14 | abruf-verborgen=1}}
* {{Internetquelle | url=https://history.nasa.gov/SP-349/sp349.htm | titel=Pioneer Odyssey: Encounter with a Giant | kommentar=Das Buch „PIONEER ODYSSEY“ (NASA-SP-349 bzw. NASA-SP-396) bei NASA History Online | sprache=en |abruf=2024-07-14 | abruf-verborgen=1}}

== Einzelnachweise ==
<references />

{{NaviBlock
|Navigationsleiste Raumsonden zu den äußeren Planeten
|Navigationsleiste Pioneer-Raumsonden
}}

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[[Kategorie:Sonde ins äußere Sonnensystem]]
[[Kategorie:Raumfahrtmission 1972]]
[[Kategorie:Pioneer-Mission]]
[[Kategorie:Raumfahrt (Jupiter)]]