Параллельно предлагалось, но без убедительного обоснования, множество вариантов объяснения «эффекта Пионеров» с привлечением как внутренних сил, так и «новой физики» различного рода (сопротивление космической среды, новые теории гравитации, расширения теории относительности, космологическая константа и темная энергия, ускорение времени).
Вячеслав Турышев, российский исследователь, работающий в JPL, проделал огромную работу по сбору информации о траекториях и маневрах «Пионеров» до 1987 г. и записей телеметрии и по сохранению от списания и уничтожения «бумажного» архива проекта. Ларри Келлогг из Центра Эймса отыскал и скопировал на оптические диски телеметрические записи обоих КА за все время полета. Не удалось найти лишь магнитные пленки с данными за отдельные короткие промежутки, в том числе, к сожалению, за дни пролета «Пионера-10» у Юпитера. При поддержке Крейга Марквардта из Центра Годдарда были собраны данные доплеровских измерений практически за все время полета. Пригодными для анализа оказались данные по «Пионеру-10» с февраля 1980 г. (дальность 18 а.е., суммарно 23,1 года) и по «Пионеру-11» с середины 1978 г. (9 а.е., суммарно 10,75 лет).
В результате анализа полного архива данных в 2011 г. Вячеслав Турышев, Виктор Тот, Джордан Эллис и Крейг Марквардт пришли к выводу, что аномальное ускорение «Пионеров» все-таки меняется со временем, уменьшаясь примерно на (0,17…0,18) × 10–10 м/с2 в год. Линейная и экспоненциальная модели ускорения давали практически одинаковый результат в части уменьшения невязок измерений. Удалось исключить вариант с ускорением вдоль вектора скорости, но данные не давали выбора между тремя остальными возможностями.
Наконец, в 2012 г. Турышев, Тот и их соавторы опубликовали работу с выводом о том, что несимметричное отражение рассеянного тепла действительно может быть причиной аномалии – величина результирующего ускорения, его направление и поведение во времени хорошо накладывались на реальные доплеровские измерения. Ими была построена полная конечно-элементная модель КА и получено численное решение уравнений теплопроводности и излучения с реальными данными телеметрии «Пионера-10» в качестве граничных условий. Далее, параметрическая модель силы теплового давления позволила заключить, что вклад в аномальное ускорение дают 1,04 % тепловой мощности РИТЭГов и 40,6 % мощности бортовой аппаратуры. Суммарно получилось 80 % наблюдаемого ускорения.
После этого исследователи включили параметрическую модель в расчет доплеровского сдвига частоты сигнала и получили наилучшее соответствие с реальными измерениями при коэффициентах вклада 1,44 % и 48,0 %. С учетом погрешностей результаты оказались в хорошем согласии – по-видимому, загадка «Пионеров» все-таки разгадана.