ההסטוריה של תוכנית החלל – פיוניר 10 לצדק

חלליות פיוניר 10 ו־11 נשלחו לחקור את כוכב הלכת צדק בראשית שנות השבעים של המאה ה-20

מבוא
פיוניר 10 ופיוניר 11 היו שתי החלליות הראשונות שיועדו לחקור את כוכב הלכת צדק. משך הטיסה של כל חללית היה 600 יום. הן נשלחו למטרות האלה:

1. לחקור את כוכב הלכת צדק, למדוד את חגורות הקרינה ואת השדה המגנטי שלו, לצלם את פניו כדי לקבוע את הרכבו, למדוד את העננים המקיפים אותו ולחשוף את המסתורין של הכתם האדום שלו.
2. למדוד את ירחיו של צדק.
3. בדרך לצדק על החלליות לעבור דרך רצועת האסטרואידים ולמדוד אזור זה.

מבנה החללית פיוניר 10
החללית היא חללית פיוניר רגילה המיוצבת על־ידי סִחרורה בקצב של 60 סיבובים סביב עצמה פעם בדקה. משקל החללית 250 ק”ג, 28 ק”ג מהמשקל שוקלים מכשירי מדידה שונים. החללית עשויה ברובה מאלומיניום וגובהה 2.9 מטרים. החללית מצוידת בגנרטור גרעיני הדומה לאלה שהשאירו טייסי אפולו על הירח. היסוד המפעיל את הגנרטור הוא פלוטוניום וניתן להפיק ממנו 40 ואט בראשית המסע ו־30 ואט כעבור חמש שנים. אורך החיים של החללית הוא 10 שנים. כל מכשיר צורך עד 4.2 ואט חשמל. משדר החללית הוא בעל הספק של שמונה ואט.

לחללית מטען דלק של 27 ק”ג והוא מיועד לביצוע תיקוני מסלול במהלך הטיסה באמצעות שינויים במהירות ובכיוון הטיסה. שינויים במהירות הסיבוב העצמי (סל”ד) ושינוי כיוון ציר הסיבוב נועדו לשמור על קשר עין בין החללית לבין כדור הארץ. לחללית שישה מנועי ניווט קטנים בצדדיה. מערכת ההנעה מאפשרת שינויים במהירות עד 720 קמ”ש.

בתחתית החללית מותקנת אנטנה בקוטר 2.7 מטרים המכוונת תמיד לכדור הארץ. ציר הסיבוב של החללית מתלכד עם קו האמצע של קרן הרדיו המשודרת מהחללית. שמירת הקשר עם החללית נעשית באמצעות שלוש אנטנות גדולות מסוג DSN (Space Network Deep ) בקוטר 64 מטר כל אחת הממוקמות בגולדסטון שבארצות־הברית, במדריד שבספרד ובקנברה שבאוסטרליה. מסלול החללית סמוך מאוד למישור האקליפטיקה שבו נע כדור הארץ. ניווט החללית מבוצע על־ידי מעקב דופלר ומעקב זוויתי וניתן לפיקוח ישירות מכדור הארץ.
קופסת המכשירים היא שטוחה וצורתה כשל משושה משוכלל, אורך כל צלע 71 ס”מ. לאחת משש הפֵאות צמודה קופסה קטנה שצורתה גם היא משושה, אם כי לא משוכלל. גובהן של שתי הקופסאות הוא 33.5 ס”מ. מהחללית בולטות שלושה זרועות בזווית של 120 מעלות אחת מהשנייה. לקצוות של הזרועות צמודות מקורות האנרגיה הגרעינית. במרחק של שלושה מטר ממרכז החללית. הזרוע השלישית מחזיקה את המגנטומטר במרחק של 6.6 מטרים ממרכז החללית.

מכשירי החללית

• • מצלמת פוטופולרימטר במשקל 4.5 ק”ג. המצלמה מורכבת מטלסקופ בעל פתיחה של 2.5 ס”מ לסקירתו של צדק. האור הנכנס לטלסקופ מופרד לשניים כדי לקבל תמונה אדומה של אזור הגלים האדומים בספקטרום וכחולים של גלי האור הכחולים. התמונות מופיעות בצורת רשת של קווים ברזולוציה של 200 ק”מ.
• • מכשירים לאנליזה של רוח השמש, מדידת שדות מגנטיים במרחב הבין כוכבי, מדידת הרכביהם של גרעיני מימן והליום, ספירת חלקיקים זעירים טעונים חשמלית וקרניים קוסמיות, מדידת עוצמתם של החלקיקים בשדה המגנטי של צדק באמצעות מגנטומטר.
• • פוטומטר באולטרה סגול למדידת הקרינה האולטרה סגולה של האטמוספירה של צדק.
• • רדיומטר אינפרה אדום למדידת הקרינה האינפרה אדומה באטמוספירה ורישום הטמפרטורות השוררות על פני הכוכב.
• • מכשירים למדידת חומר מטאוריטי.
• • מכשיר לרישום חורים הנִקבים בגוף החללית מחלקיקים שמשקלם יותר מחלק המיליארד של גרם. בגלאי זה 234 תאים מלאי גז שהחלקיקים פוגעים בהם ומנקבים אותם.
• • מכשיר לזיהוי חלקיקים גדולים יותר על־ידי מדידת מנת אור השמש שהם מחזירים.

המשגר
השיגור נעשה על־ידי המשגר 27 – AC המורכב משלושה שלבים. משגר האטלס, משגר הצנטאור והמשגר 4 – 364 ET – M. השילוב של שלושה משגרים אלה הִקנה לחללית מהירות של 51,800 קמ”ש.

לוח הזיהוי
לאנטנה של פיוניר 10 הוצמד לוח המשמש סימן ליצורים תבוניים, אם הם קיימים, אשר יתקלו בחללית. בלוח נראים גבר ואישה עירומים כשידו של הגבר מורמת לאות ידידות, הגבר והאישה הם “אל־גזעיים”. עיניה של האישה מזרחיות, תווי פניו של הגבר נגרואידים ושניהם יחד יכולים להיראות גם כלבנים. כל הקווים המצוירים הם צופן הבא להבהיר מהיכן באה החללית. הקווים הרדיאליים מבטאים את 14 הפולסארים שבגלקסית שביל החלב. הקו ה־15 בצד ימין מסמל את המקום בגלקסיה שבו נמצאת מערכת השמש ואת המקום שממנו יוצאת החללית.

מהלך טיסתה של פיוניר 10
את טיסתה של החללית ניתן לחלק לשלושה שלבים:
1. הטיסה מכדור הארץ לרצועת האסטרואידים.
2. הטיסה ברצועת האסטרואידים.
3. הטיסה מרצועת האסטרואידים לצדק.

שלב ראשון, מ־3 במארס 1972 עד 15 ביולי 1972
לאחר כמה דחיות בשל תקלות ותנאי מזג אוויר פיוניר 10 שוגרה ב־3 במארס 1972. תאריך השיגור המקורי היה ה־28 בפברואר 1972. תקלות ותנאי מזג אוויר לא נאותים וסכסוך עם חיל האוויר האמריקני, ששיגר באחד במארס לוויין ריגול, הביאו לדחיית השיגור. ביום השיגור עצמו נשבו רוחות עזות בגובה 84 ק”מ והיה חשש שהן תפגענה בחללית. חששות אלה התבדו.
6 במארס – בוצעה בדיקת מנועים ומערכת התקשורת כוונה לעבר כדור הארץ.
7 במארס – בוצע תיקון בנתיב הטיסה ומנוע החללית הופעל שמונה דקות כדי להאיץ את המהירות.
8 במארס – המנוע הופעל חמש דקות כדי לבצע תיקון נוסף בנתיב הטיסה.
14 במארס – הייתה תקלה באנטנה אחת.
23 ו־24 במארס – מנוע החללית הופעל שוב כדי לדחות את מועד המעבר ליד צדק בשתיים ומחצה. החוקרים קיוו להקטין את מרחק המעבר ליד צדק ב־6,400 ק”מ. תמרון זה העלה את הסיכוי לחלוף ליד הירח של צדק איו.
25 במארס – החללית חצתה את מסלולו של המאדים.
15 ביולי – החללית נכנסה לרצועת האסטרואידים.
עד 17 ביולי, פגעו 56 מטאורים קטנים בחללית, 50% יותר מהצפוי. הנזקים היו קלים ביותר.

שלב שני, מ־15 ביולי 1972 עד 15 בפברואר 1973

ב־15 במארס 1972 נכנסה פיוניר 10 לרצועת האסטרואידים ושהתה בו 7 חודשים. הסכנה הגדולה ביותר הצפויה לחללית היא פגיעת אסטרואידים קטנים. עם כניסתה של החללית לתחום זה הופעלו מצלמות החללית לצילומם של גופים אלה.
ב־19 בספטמבר 1972 הואצה מהירות החללית ב־14.25 ק”מ בשנייה כדי להקדים את מעברה ליד צדק ב־17.2 דקות. מה שמאפשר מעבר גם ליד הירח איו. המעבר מתבצע כך שהחללית נמצאת בין ירח זה לבין כדור הארץ ומרחקה ממנו 329,000 ק”מ. מצב זה מאפשר מעבר של אותות מהחללית דרך כל האטמוספירה של איו, אם אכן ישנה כזאת. ההנחה המקובלת הייתה שבאטמוספירה של הירח יש מתאן ואמוניה.

עד מחצית אוקטובר נתקלה פיוניר 10 בחלקיקים שקוטרם 0.01 – 0.1 מ”מ. מספרם של חלקיקים אלה נשאר קבוע מאז שיגורה של החללית והוא לא עלה גם לאחר חדירתה לרצועת האסטרואידים. חלקיקם בגודל 0.1 – 1 מ”מ נמצאו לכל אורך מסעה של החללית, מספרם שולש בתוך רצועה זו בהשוואה לאלה שמחוצה לה. התדירות שלהם גדולה מהמצופה. חלקיקים שגודלם עולה על מ”מ אחד, נפיצותם קטנה מאוד בהתאם לתחזיות.
ממצאים ראשוניים של פיוניר 10 הצביעו על כך שנפיצותם של חלקיקי האבק בתחום שבין מסלול כדור הארץ לבין מסלולה החיצון של רצועת האסטרואידים תלויה בגודל של החלקיקים. ניתן להניח שישנן חלקיקם רבים (0.001 מ”מ) בקרבת כדור הארץ, יותר ברצועת האסטרואידים עצמה. נמצא שברצועת האסטרואידים פחות חלקיקי חומר משסברו תחילה. זה נכון בעיקר ביחס לחלקיקים הזעירים.

עד למרחק של 560 מיליון ק”מ מהשמש, נחלשות בהדרגה עוצמת השדה המגנטי של השמש וצפיפות רוח השמש ויורד מספרם של חלקיקי השמש עתירי האנרגיה ביחס ישר פחות או יותר לריבוע המרחק.
עד 3 בדצמבר 1972 פגעו בפיוניר 10 תשעים חלקיקים אך לא נגרמו לה נזקים ניכרים. בזמן שהייתה החללית ברצועת האסטרואידים היא נפגעה בממוצע פעם ביום, גם באזורים הצפופים ביותר. בין החלקיקים שנפלטו מהשמש זוהו מימן, נתרן ואלומיניום.

שלב שלישי , מ־15 בפברואר 1973 עד 4 בדצמבר 1973
בתקופה זו התנהלה הטיסה בצורה טובה וללא שום תקלות. הסכנות היחידות שארבו לחללית היו אלה הצפויות, ואמנם ב־9 בנובמבר נכנסה החללית לרצועת הסכנות הראשונה בחלק זה של הטיסה. רצועה של גרגרי אבק כבדים במיוחד וקרינה המקיפה את צדק ומכילה פרוטונים ונויטרונים הנעים במהירות האור ב־26 בנובמבר בוצעו חמישה תיקוני מסלול וב־3 בדצמבר בוצעו תיקוני המסלול האחרונים. מאמצע נובמבר שידרה החללית ארצה תצלומים של צדק אשר הלכו והתבהרו יותר ויותר ככל שהחללית התקרבה אליו יותר. כעבור שלושה ימים החלה החללית לשדר אינפורמציה. ב־29 בנובמבר הואצה מהירות החללית מעל למתוכנן והיא חלפה ליד צדק בתאריך המיועד – 4 בדצמבר 1973, שתי דקות לפני המתוכנן. התברר שצדק מסיבי יותר ממה שחשבו ולכן כוח המשיכה שלו גדול יותר. פיוניר 10 חלפה במרחק של 140,000 ק”מ ממנו במהירות של 130,00 קמ”ש. לאחר שסיימה את משימתה המשיכה פיוניר 10 במעופה עד ליציאתה ממערכת השמש. האסטרונומים קיוו שהחללית תשדר אינפורמציה במשך חמש שנים נוספות. סך הכול החללית שידרה 340 תצלומים של צדק וחלק מירחיו.

ממצאי פיוניר 10
המגנטומטר הראה כי בשל מהירותו הצירית הגבוהה של צדק, 35,000 קמ”ש, בקו המשווה הקטבים שלו פחוסים פי 10 מאלה של כדור הארץ. קוטרו של צדק מקוטב לקוטב הוא 132,762 ק”מ והוא קטן מהקוטר בקו המשווה ב־9,280 ק”מ. פני השטח של צדק כנראה אינם מוצקים כלל. צדק מכיל בעיקר מימן נוזלי ומימן במצב צבירה מוצק העוטפים את הגרעין הסלעי הקטן. הנחה זו מבוססת על מדידות המגנטומטר אשר הראו שלצדק אין ריכוזי מסה מיוחדים. צדק נמצא בשיווי משקל הידרוסטטי והוא כמעט נוזלי. מהמדידות הגרבימטריות ניתן היה להסיק מהם הטמפרטורות והלחצים השוררים על פני הכוכב. התברר כי צדק חם מדי מכדי שיחל להתמצק. היחס בין מימן להליום הוא 1:4 ומגיע לעומק של 960 ק”מ והטמפרטורות נעות בין 155 מעלות מתחת לאפס ל־2,000 מעלות במקום שבו הופך המימן לנוזל. בעומק של 3,050 ק”מ הטמפרטורה היא 5,500 מעלות והלחץ הוא 90,000 אטמוספירות. צפיפות המימן כאן היא במצב הצבירה הנוזלי היא 1/4 צפיפות המים. בעומק 24,000 ק”מ הטמפרטורה היא 11,000 מעלות והלחץ הוא שלושה מיליון אטמוספירות. המימן הוא במצב צבירה נוזלי ובעל תכונות דמויות מתכת.

צדק פולט קרינה פי 2.5 ממה שהוא קולט מהשמש. כדי לאפשר פליטה כה גבוהה של אנרגיה בגרעין שלו, שקוטרו 14,000 ק”מ, חייבת לשרור טמפרטורה של 30,000 מעלות, פי שש מטמפרטורת השטח של השמש. מתצפיות ארציות, קודם לשיגורה של פיוניר 10, היה ברור שפליטת החום גבוהה מקליטת חום השמש. פליטה זו מיוחסת להתכווצות האִטית של צדק בהשפעת כוח המשיכה שלו או לחומרים רדיואקטיביים המתפרקים בעומקו של כוכב הלכת. החישובים התיאורטיים עוררו השערה שצדק הוא יותר כוכב שבת מאשר כוכב לכת ואמנם הממצאים של פיוניר 10 שימשו תמיכה לתיאוריה זו. התברר שבצד המואר ובצד החשוך הטמפרטורות זהות, 133 מעלות מתחת לאפס. כנראה שהאטמוספירה המסיבית של צדק סבה במהירות כה גבוהה שהיא ממזגת ללא הרף את החום של הצד המואר ושל הצד החשוך. ניתן להתייחס לצדק גם כאל חממה ענקית. מאחר שהוא אוגר את החום שלו ואת חום השמש במעטה העננים לתקופה של תשעה ימים לפחות. החום נוצר כנראה במרכז הכוכב. השוני בין צדק לכדור הארץ נובע כנראה בשל גילו של צדק. הוא כנראה צעיר יותר מכדור הארץ.
שתי סברות הועלו באשר לקיומן של טמפרטורות פנימיות גבוהות אלה. ייתכן שהחום שנוצר בזמן היווצרותו של צדק לא התפזר בחלל או שכמות רבה מהחום משתחררת על־ידי חלקיקי מימן והליום ליד מרכז הכוכב. התיאוריה הראשונה מוסברת בעובדה שאיו ואירופה, שני הירחים הקרובים אליו, הם סלעיים וצחיחים בניגוד לירחים החיצוניים שהם קפואים. ייתכן שצדק החם פולט כמות גדולה של חום אשר מנעה מהאדים להפוך לנוזל ולקפוא כאשר איו ואירופה נוצרו.

רמות החום הגבוהות גילו שתי תכונות חשובות אחרות. המימן שבתוך צדק נע בתנועה מעגלית, זרמי הקונבקציה נעים במהירות של 24,000 ק”מ לשנה ומעבירים את החום מהגרעין אל פני השטח. תנועה זו יוצרת זרם חשמלי ועל־ידי אפקטים של דינמו מתקבלים קווי שדה מגנטי מאוזנים. הרדיומטר האינפרה אדום הראה שקו המשווה חם יותר מהקטבים, וכשם שאין הבדל בטמפרטורות של היום לטמפרטורות של הלילה, כך אין הפרשי חום בין חצי הכדור הצפוני לחצי הכדור הדרומי. לא נמצאו הוכחות לטענה שלצדק יש טבעות דוגמת אלה של שבתאי.

אטמוספירה

תצפיות ארציות הראו שהאטמוספירה של צדק מכילה מימן, מתאן ואמוניה. פיוניר 10 הראתה שלצדק גם הליום באטמוספירה ומעט דיאוטריום ( H2), אציטלן ( 2 H 2 C) ואתאן (6 H 2 C). להוציא את המימן וההליום שאר היסודות והתרכובות מהווים 1% מהאטמוספירה. במידה שיחס המימן וההליום באטמוספירה של צדק מזכיר יחס זה בשמש, ואמנם היחסים מימן – פחמן ומימן – חנקן בצדק מזכירים את אלה שבשמש, כי אז מאוששת ההשערה שצדק דומה בהרכבו להרכב הבראשיתי של ערפילית השמש וכך יוכלו צדק וירחיו להבהיר את תהליכי היווצרותה של מערכת השמש.

צדק מוקף בעננים צבעוניים. בקטבים הצבע אפור משעמם וכלפי קו המשווה הגוונים מתחלפים במהירות בפסים רחבים וצרים של כחול בהיר, צהוב, ורוד ולבן. הרצועות האפורות – לבנות הן חמות. עננים גבוהים וגזים קיבלו צורה של רצועות בשל מהירותו הצירית הגבוהה של צדק. הרצועות הכהות בצבע תפוז – חום המקבילות לרצועות הבהירות הן כנראה פתחים שדרכם יורדים הגזים הקרים.
העננים מגיעים עד לגובה של 240 ק”מ מפני השטח הנוזליים ובאותו מרחק מגבולות האטמוספירה החיצונית. העננים מחולקים לארבע שכבות. השכבה העליונה היא שכבה של גבישי קרח אמוניה והשכבות הבאות אחריה, לפי הסדר, הן שכבת אמוניה אדומה – חומה ולה גבישי סולפידים, שכבת גבישי קרח מים ושכבה ובה טיפות מים המכילות אמוניה בתמיסה. הרדיומטר האינפרה אדום גילה שהטמפרטורה בפסגת העננים היא 120 מעלות מתחת לאפס והלחץ האטמוספרי הוא 700 מיליבר, קרוב לקטבים רצועות העננים הן חמות. ההערכה היא שהאטמוספירה החיצונית והשקופה מכילה עקבות של מתאן ואמוניה. 12.8 ק”מ מעל שכבת העננים הטמפרטורה יורדת ל־145 מעלות מתחת לאפס ומעל לשכבות עננים אלה נמצאת כנראה שכבת ערפל של גבישי אמוניה המתרחבת כלפי מעלה לשכבה הפוכה בטמפרטורה של 155 מעלות מתחת לאפס והלחץ הוא 100 מיליבר.
לצדק יונוספירה הנמצאת 10,000 ק”מ מעל העננים. תופעה זו היא די מוזרה בהתחשב בכך שצדק פולט גלי רדיו. יונוספירה רגילה קולטת את גדלי הרדיו המשודרים מהכוכב ומחזירה אותם לקרקע. היונוספירה התגלתה 2,900 ק”מ מעל לרמה בה שורר לחץ של 0.1 מיליבר. היא עמוקה פי 10 ממה שחשבו וחמה פי חמישה מהצפוי. הטמפרטורה השוררת ביונוספירה היא 1,000 מעלות.

מטארולוגיה
הסימנים הנראים על פני צדק הם לאמִתו של דבר תופעות מטארולוגיות. כתם אדום וכתם אדום קטן המופיעים בתצלומיה של פיוניר 10 נראים כעדויות לסופות חזקות הנעות זה מאות שנים. הכתם האדום הוא כנראה מרכז המערבולת של סערת טורנדו שאורכה 40,000 ק”מ והיא נעה מעל לחגורת העננים של הכוכב. בתצלומים ניתן להבחין בתצורות עדינות של הכתם.

הרצועות הבהירות והרצועות הכהות המקיפות את צדק כטבעות בהתאמה מעלות ומורידות גזים הנמתחים מסביב לו על־ידי כוח קוריוליס שנוצר בשל מהירותו הצירית הגבוהה של צדק ופנימיותה העמוקה של האטמוספירה. מכשיריה של פיוניר 10 גילו כתמים העולים 8 ק”מ מעל לשכבת העננים. תופעה זו התגלתה בשל העובדה שהאטמוספירה הנמצאת מעל לעננים הנמצאים בפסגת הכתמים היא דלילה יותר. עננים אלה קרים יותר ולכן גבוהים יותר מהעננים האופפים את צדק. היעלמות הכתמים מהמגנטומטר העלתה סברה שיש להם אִפיונים פיזיקליים.

ממצאיה של החללית העלו סברה שהכתמים הם קצרי חיים יחסית ומופיעים בשכבות הזוהרות של האטמוספירה. הרצועות וחגורות האטמוספירה אנלוגיות למערכות הציקלונים והאנטי־ציקלונים הארציות על פני כדור הארץ. האוויר החם עולה ויורד אנכית ובעזרת כוח קוריוליס האוויר נע מסביב לכדור הארץ. בכיוון מערב – מזרח. זרימה בלתי יציבה מעבירה כמויות נעות אלה של אוויר לספירלות של ציקלונים ואנטי־ציקלונים על פני צדק. כמה גורמים חברו יחד לאפקט שקט על האטמוספירה, כך שהתנועה בעיקרה היא לינארית. גורמים אלה כוללים נפיצות אחידה של חום על הגרעין של הכוכב, אי קיומה של קרקע מוצקה והטבע הנוזלי של הכוכב עצמו. גזים אטמוספריים המחוממים על־ידי חומו הפנימי של צדק וקרינת השמש מתפשטים לעבר הרצועות היציבות של צדק. פסגות הרצועות הבהירות קרות ב־9 מעלות מהרצועות הכהות וגבוהות מהן ב־19 ק”מ. כללית החגורות הן חמות, בעדינות מעלות תאי מזג אוויר בעזרת עננים של גבישי אמוניה, בשעה שהרצועות קרות יותר ומורידות תאים הנצבעים על־ידי עננים המכילים גבישים אדומים – חומים של סולפידי אמוניום.

שדות מגנטיים
הסביבה האלקטרומגנטית של צדק היא הרחבה והמסובכת ביותר במערכת השמש. סביבה זו מוקפת על־ידי שני שדות מגנטיים קונצנטריים. השדה המגנטי הפנימי נטוי בזווית של 10 מעלות כלפי ציר הסיבוב מוסט ב־2,100 ק”מ צפונה ו־8,700 ק”מ במקביל לקו המשווה ממרכז הכוכב. עוצמת השדה המגנטי בפסגות העננים גדולה פי 10 מזה הקיים על פני כדור הארץ והוא מתפרס עד למרחק של 1,280,000 ק”מ בחלל. השדה המגנטי החיצוני מתחיל במרחק של לפחות 3,350,000 ק”מ מפסגת העננים ומגיע למרחק של 10,400,000 ק”מ בחלל. הפולריות של השדה היא הפוכה כך שמחט המצפן נעה דרומה.

ייתכן שהטבעת החיצונית היא שטוחה בעובי 710,000 ק”מ ומרחקה מהטבעת הפנימית נע בין 2.2 ל־9.6 מיליון ק”מ. העוצמה המקסימלית של השדה החיצוני חלשה במאות מונים מזו של הטבעת הפנימית. השדות המגנטיים סובבים עם צדק סביב עצמו וכיוונם הוא כלפי חוץ. החלקיקים מיוננים במישור הקרוב לקו המשווה, תנועת החלקיקים המיוננת יוצרת זרם חשמלי במישור ובשל כל אלה השדה המגנטי שטוח.

השדה המגנטי הפנימי כולל חלקיקים עתירי אנרגיה שנלכדו מרוח השמש, כדוגמת אלה הנמצאים בחגורות ואן אלן של כדור הארץ. עוצמת השדה המגנטי גדולה פי 1,000 מזו של כדור הארץ. תכיפות האלקטרונים היא פי מיליון מאשר בחגורות הקרינה הארציות. מכשירי החללית צודדו כדי למנוע את הינזקותם, אם כי המכשיר לבדיקת המטאורידים והפוטומטר האולטרה סגול ניזוק קשות. השדה המגנטי העצום של צדק עוקב להנחת אסטרונומים בדבר “טבעת שבתאי” המתארכת ומודל ה”הולה הופ” האומר שקווי השדה המגנטי מתפשטים החוצה סמוך לקו המשווה ומתעקמים ליד הקטבים.

יממה לפני המועד, גילו מכשירי החללית את גל ההלם השמשי העוטף את צדק. גל זה מורכב מחלקיקים טעונים הפורצים מהשמש בעקומה דמוית פרסה סביב הכוכב, גילוי שהגדיל את סכנת הינזקות החללית במידה גדולה מהצפוי בשלב שהוא הקריטי ביותר, מעבר דרך חגורות הקרינה. שבוע לאחר מכן נכנסה החללית לתחום הקרינה אשר גרמה כאמור להינזקות מכשיר המטאורידים, הפוטומטר האולטרה סגול ואבדן תצלומים של צדק ושנים מירחיו איו ואבאדו.

מטאוריטים
בזמן המעבר ליד צדק פגעו בחללית, פתאומית, 10 מטאוריטים קטנים בשעה בממוצע. פגיעות המטאוריטים בזמן הטיסה היה 1 ל־25 יום. תופעה זו מראה שהשדה המגנטי של צדק, שואב ומרכז את החלקיקים הנקרים בדרכו במהלך הקפתו את השמש. כמות האבק כאן גבוהה פי 300 מאשר בכול מרחב הטיסה.

ירחים
צפיפותם של ירחי גלילאי קטנה ככול שמתרחקים מצדק. הטמפרטורה הממוצעת באור היום בכל אחד מהם היא 145 מעלות התחת לאפס.
איו
גודלו של איו הוא כגודלו של מרקורי. המסיביות שלו היא 1.22 מזו של ירח כדור הארץ. צפיפותו היא 3.5 גרם לסמ”‘ק כמו זו של ירח כדור הארץ, יותר ממה שחשבו. זהו גוף בעל מבנים דמויי סלעים ובנוי מסלעי ברזל. איו הוא גוף צחיח וסלעי. המדידות של פיוניר 10 אישרו את ההנחה שלאיו אטמוספירה משלו. זוהי אטמוספירה המתנשאת לגובה 110 ק”מ והיא חסרת חלקיקים טעונים. היונוספירה דקה ומזכירה בצפיפותה את היונוספירה של נוגה. מקור ההנחה בדבר קיומה של אטמוספירה הוא צבע התפוז של הירח. התברר שמקור הצבע הוא נתרן וגופרית הנמצאים על קרקע הירח.
10 דקות לאחר יציאתו של איו מצִלו של צדק הוא האובייקט בעל החזרת האור הטובה ביותר במערכת השמש לפני שהוא חוזר באיטיות לצבעו הטבעי, צבע התפוז. כאשר הוא נמצא מאחורי צדק, פתיתי מתאן קפוא נופלים ומכסים את הקרקע, רק כדי להפשיר ולהתאייד כאשר איו יוצא לאור השמש. איו מוקף באופן קבוע בענן שאורכו 1/3 מאורך מסלולו סביב צדק ובזוהר האופייני לנתרן אפשר להבחין בו ממרחק של 320,000 ק”מ.

אירופה
המסיביות שלו היא 0.67 מזו של ירח כדור הארץ. גוף בעל מבנים דמויי סלעים. הוא צחיח וסלעי ויש עליו אזור בעל קרינה גבוהה.

גנימד
גודלו הוא כשל מרקורי והמסיביות שלו היא פי 2.02 מזו של ירח כדור הארץ. תצלום שלו מראה שני משטחי ים חלקים, אחד בקוטב הדרומי והשני ליד קו המשווה, אזור בהיר בקוטב הצפוני וכמה מכתשי פגיעה גדולים. גנימד חם יותר מאיו. הסיבה לכך נעוצה כנראה בנוכחות אטמוספירה על פניו. זהו כוכב קפוא ונראה כי הוא מכיל יותר אלמנטים מקרח מים.

קליסטו
המסיביות שלו היא פי 1.44 מזו של ירח כדור הארץ. זהו כוכב קפוא המכיל יותר אלמנטים מקרח מים. קליסטו נמצא מחוץ לתחום עוצמת הקרינה של צדק ונראה מתאים יותר לנחיתות מאוישות.

ממצאי פיוניר 10 לאחר עזיבתו של צדק
משידורי החללית שנעשו בפברואר 1974 התברר כי מאז שהיא עזבה את צדק היא נפגעה משני מטאורידים, בזמן גילוי חלקיקי אבק באזור. הפגיעות העלו סברה שריכוז החומר מעבר למסלול של צדק זהה לזה שבין הגבול החיצוני של רצועת האסטרואידים לבין צדק. המכשיר למדידת רוח השמש הורה במשך 24 שעות על עוצמה 0. בתחילה לא הובן פִשרה של אינפורמציה זו. מאוחר יותר התברר שלצדק יש “זנב” מגנטי באורך 690 מיליון ק”מ החוצה את מסלולו של שבתאי. ברגע שהחללית נכנסה ל”זנב”, שדה זה עטף את החללית לחלוטין ודחה את רוח השמש. משמעות הגילוי היא ששבתאי חודר לזנב אחת ל־20 שנה. הפעם הבאה שהתרחש אירוע כזה היה באפריל 1981 ובראשית שנות האלפיים.