پایونیرهای ۱۰  و ۱۱ که به ترتیب در سال‌های ۱۹۷۲ و ۱۹۷۳ میلادی به فضا پرتاب شدند، هم‌اینک در راه خروج از منظومه شمسی‌ هستند. در اوایل دهه ۸۰ میلادی که این دو ماهواره به زحل نزدیک می‌شدند، هدایت‌گران‌ زمینی پی به شتاب منفی پایونیرها در راستای عکس جهت حرکت‌شان بردند. در آن زمان این مسأله ناشی از خرده‌نیروهای حاصل از احتراق سوختی که هنوز در لوله‌های سوخت‌رسانی پیشرانه‌های فضاپیما باقی‌مانده بود دانسته و هر احتمال دیگری منتفی شد. اما تا سال ۱۹۸۸ که ماهواره‌ها کماکان به مسیرشان ادامه می‌دادند و در حدود ۱۳ میلیارد کیلومتر از زمین فاصله گرفته بودند، گروهی از دانشمندان به سرپرستی جان اندرسون (John Anderson) از آزمایشگاه JPL ناسا متوجه شدند که شتاب منفی فضاپیماها به حدود ۷۷۰ سانتیمتر بر ثانیه در روز افزایش یافته است. آن‌ها حتی احتمال وجود قوانین فیزیکی ِ تازه‌ای را مطرح کردند که با نظریه نسبیت عام اینشتین از در تناقض در می‌آمد.

 

اما در سال ۲۰۰۴ میلادی بود که توریشو تصمیم گرفت تا داده‌هایی که در کل پایگاه‌های کنترل مأموریت پایونیرها در ایالات متحده به دست آمده بود را جمع‌آوری کند و ببیند آیا می‌‌شود هیچ سرنخی از مقصر اصلی این شتاب منفی به دست آورد یا نه. او و همکارانش حتی به این فکر افتاده بودند که فضاپیمای جدیدی را به همان مقصد، این‌بار برای بررسی همین نابهنجاری رهسپار فضا کنند؛ اما پیش از آنکه پیشنهادشان را با ناسا در میان بگذارند، ابتدا بایستی از چند و چون این نابهنجاری خبر می‌گرفتند.

 

به‌همین‌منظور آن‌ها داده‌های دوپلریِ ماهواره‌ها*، به همراه الگوی داده‌هایی که دو فضاپیما به زمین فرستاده بودند؛ داده‌های تله‌متری و همچنین داده‌های مربوط به سلامت ابزارآلات فضاپیماها که در چندده سال‌ به زمین ارسال شده بود را مورد کنکاش قرار دادند. زمانی که پایونیرها تازه رهسپار فضا می‌شدند، داده‌های ماهواره‌ایِ ناسا هنوز روی کارت‌های سوراخ‌دار حک می‌شد. اما توریشو و همکارانش موفق شدند از اطلاعات ذخیره‌شده در رایانه متخصصین هدایت‌گر این دو ماهواره در آزمایشگاه JPL، که از دهه ۷۰ میلادی به تصحیح مسیرشان همت گمارده بودند، یک نسخه دیجیتال تهیه کنند. این دانشمندان همچنین پی به وجود ده‌ها جعبهْ نوار مغناطیسی بردند که زیر راه‌پله‌ای در آزمایشگاه JPL انبار شده بود. آن‌ها به با کمک مرکز ملی داده‌های علوم فضایی آمریکا وابسته به پایگاه پروازهای فضایی گادرد و همچنین مرکز پژوهشی ایمس ناسا موفق شدند اطلاعات برخی از این جعبه‌ها را استخراج کنند. بالاخره توریشو توانست افزون بر ۴۳ گیگابایت اطلاعات را جمع‌آوری کند که شاید امروزه چندان زیاد نباشد، اما برای دهه ۷۰ میلادی البته زیاد بود. وی همچنین یک دستگاه پخش این نوارها که قرار بود ابتدا دور انداخته شود را حفظ کرد و از طریقش توانست این نوارها را بازخوانی کند.

 

این سعی و تلاش‌ها، برای توریشو و تیم‌اش حکم یک کار عاشقانه را داشت. «انجمن سیارات» آمریکا، به‌منظور تأمین بودجه این کار از اعضایش استمداد طلبید و بعدها هم ناسا بودجه‌ای را به همین‌منظور اختصاص داد. در همین اثنا بود که یک برنامه‌نویس کانادایی به نام ویکتور توث (Viktor Toth) از این تلاش‌ها مطلع شد و با توریشو تماس گرفت. او به تیم دانشمندان کمک کرد تا برنامه‌ای را طراحی کنند که می‌توانست اطلاعات نوارهای تله‌متری را خارج کند و از باقی داده‌های قدیمی جدا سازد.

 

این دانشمندان متوجه شدند آنچه بر پایونیرها رفته را سایر فضاپیماها تجربه نکرده‌اند؛ چراکه این، تا حد زیادی به نحوه ساخت این دو فضاپیما مربوط می‌شود. مثلاً فضاپیمای ویجر، نسبت به پایونیرها حساسیت کمتری به این پدیده نشان می‌دهد، چراکه پیشرانه‌هایش آن را تنها در سه جهت قفل می‌کند. حال‌آنکه، پایونیرها به‌منظور حفظ تعادل‌شان، پیوسته به گرد خود می‌چرخند.

 

توریشو و همکارانش از طریق این داده‌ها قادر به محاسبه شار حرارتی بودند که از زیرسیستم‌های الکتریکی فضاپیما و همچنین حین واپاشی پلوتونیم  موجود در منبع برق پایونیرها خارج می‌شد. این محاسبات، با مقدار شتاب منفی دیده‌شده در مسیر فضاپیما هم‌خوانی داشت. توریشو می‌گوید: "قصه دارد به سر می‌رسد، چراکه معلوم شده فیزیک موجود [برای توضیح این پدیده] کفایت می‌کند. هرچند که کشف مرزهای جدید فیزیک، هیجانات خودش را داشت؛ اما ما [در اینجا] یک معما را حل کردیم".

 

فضاپیماهای پایونیر ۱۰ و ۱۱، توسط مرکز پژوهش‌های ایمس ناسا سرپرستی می‌شدند. آخرین تماس پایونیر ۱۰ با زمین، در ماه ژانویه ۲۰۰۳ بود و آخرین تماس پایونیر ۱۱ هم در نوامبر ۱۹۹۵ دریافت شد.

 

* - پدیده دوپلر هنگامی رخ می‌دهد که امواج خروجی از یک منبع صوتی یا نوری، به‌واسطه حرکت خود منبع، اندکی دچار تغییر فرکانس شده باشند. دانشمندان از طریق محاسبه همین تغییر فرکانس، قادر به تعیین سرعت منبع (و در اینجا مثلاً فضاپیما) هستند.

 

طرحی از فضاپیما پایونیر ۱۰ / منبع: ناسا