Начало межзвездного путешествия «Пионера-10» было отмечено забавным эпизодом. В мае 1975 г. операторы вдруг заметили, что ось вращения КА поворачивается на 5´ в сутки в одном и том же направлении. Сначала подозревали утечку гидразина, но никаких признаков ее не нашли и стали перебирать другие маловероятные версии: магнитное поле, пыль, давление солнечного света, неизвестные особенности межпланетной среды…
11 июня был даже выпущен пресс-релиз с описанием непонятного явления. И почти сразу же выяснилось, что 6 мая при обычной переориентации «Пионера» звездный датчик вместо Бетельгейзе захватил близлежащий и более яркий Сириус. Разворот осей системы координат вызвал ошибки в определении текущего направления, которые для операторов на Земле выглядели как дрейф оси к северу вместо естественного смещения ее от востока к западу в темпе движения Земли. Ну а при следующей попытке разворота оси ошибка сразу проявилась. Звездный датчик вскоре отказал полностью, и судить о скорости вращения и ориентации КА с тех пор приходилось по солнечным датчикам.
В ноябре 1975 г. вышел из строя магнитометр «Пионера-10». Вполне исправный ИК-радиометр был выключен ввиду отсутствия объектов наблюдения, а прибор AMD – из-за помутнения оптики. Другой детектор микрометеоритов MD давно уже не фиксировал ни одного попадания и прекратил свою работу 10 мая 1980 г. из-за чрезмерно низких температур. Остальные приборы использовались.
Поиск галактических космических лучей с энергиями выше 80 МэВ не показал увеличения их потока вплоть до отметки 8 а.е. от Солнца. Общепринятая в то время теория модуляции космических лучей утверждала, что поток должен был возрасти впятеро. Данные «Пионера-10» прямо противоречили ей и указывали, что гелиосфера – область господства солнечного ветра – может простираться вплоть до 100 а.е.
10 февраля 1976 г. аппарат пересек орбиту Сатурна на расстоянии 9,25 а.е. от Солнца и в 100° по окружности от самой планеты. Сразу после этого, в марте, «Пионер-10» попал в магнитосферный хвост Юпитера, при том что он успел удалиться от этой планеты на 4,6 а.е. – почти на 700 млн км. Свидетелем уникального происшествия стал анализатор плазмы, который обнаружил падение плотности солнечного ветра более чем на порядок в двух последовательных сеансах 20 и 21 марта.
Джеймс Ван Аллен еще в 1974 г. предсказал возможность такого события в марте-апреле 1976 г., и геометрия говорила в его пользу: зонд находился в 1° правее линии Солнце – Юпитер и на 6° выше плоскости орбиты планеты. К сожалению, магнитометр HVM уже отказал, и измерить величину магнитного поля было нечем, а гейгеровский телескоп Ван Аллена никаких изменений в счете частиц не зафиксировал. Продолжительность погружения также установить не удалось, так как сеансы приема информации не были круглосуточными, но она была не менее 24 часов. А магнитосферный хвост Юпитера жил своей жизнью и извивался под воздействием Солнца, так что 13 апреля он накрыл аппарат еще раз.