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  先鋒10號裝載於擎天神運載火箭中,並且在1972年3月3日UTC01:49:00的時間,由美國太空總署於佛羅里達州卡納維爾角的36A太空發射設施發射。發射載具耗時17分鐘加速,到達每小時51,682千米(每小時32,114哩)的速度並花了11個小時經過月球,成為當時人類史上速度最快的人造物體。其雙胞胎姐妹,先鋒11號則在隔年的4月4日發射。

  在1973年11和12月,先鋒10號開始傳送木星的圖片影片回地球。500張木星照片在當年12月2日接收,顯露出一點點細節。無論如何,在48小時之內不斷接近的觀察,探測器超越地球本身的觀測能力而顯現出更多過去前所未見的細節。  在1973年12月4日,先鋒10號到達距離木星最近的距離,並且在距離木星200,000千米(124,274哩)之處越過木星雲端。

  

  在先鋒10和11號距離太陽20~70個天文單位之處所傳回來的無線電資料追蹤分析皆一貫地指出一段小而異常的多普勒頻率漂移的存在。這個現象能夠由一個formula_1的直對著太陽的固定加速度解釋之。 物理學者現在認為這是因為先前未將熱反衝力(thermal recoil force)的效應納入計算

  在1997年3月31日之後,先鋒10號的微弱訊號持續由深空網路追蹤並且用以支援訓練飛行控制員如何獲取太空中的無線電訊號。有一個進階的研究概念套用在混沌理論之上來解析斷斷續續的訊號中一致性的資料。  在2002年4月27日,最後一個成功的遙測資料從先鋒10號上接收下來;之後的訊號由於強度不足以偵測到而無法提供有用的資料。  在2003年1月23日,最後一個從先鋒10號傳送來的極微弱訊號被接收到,此時它正處於距地球120億千米(80天文單位)的位置。在此之後更進一步對太空船的聯絡均未成功。最後一次企圖與太空船聯絡是在2006年3月4日的晚間,這時太空船的天線應該是正確的對準地球,然而還是沒有先鋒10號的迴應。失去聯絡的原因可能是因為不斷增加的距離以及太空船上放射性同位素熱電機電力持續的耗盡這兩個因素所構成。  先鋒10號目前正以每年2.6個天文單位的速度朝向金牛座的雙星前進。倘若金牛座雙星沒有相對速度的話,將會讓先鋒10號花上大約2百萬年的時間到達。
先鋒10號(Pioneer 10或Pioneer F)是NASA在1972年3月2日發射的一艘重258公斤的非載人太空船,用意是為了研究小行星帶、木星的周遭環境、太陽風、宇宙射線以及太陽系與太陽圈之中最遠能夠到達的地方。它是人類史上第一個安然通過火星與木星之間的小行星帶,以及第一個拜訪木星的太空船。1983年6月13日,它飛越海王星軌道,成為第一個離開八大行星範圍的人造物體。當時的速度高達每秒鐘近十四公里。2003年1月23日,由於發射功率不足,它在距離地球122.3億千米處與地球失去聯絡。