Von der Vandenberg AFB startete am 31.01.1961 eine Atlas-​LV3 Agena-​A mit dem Fotoaufklärungssatelliten SAMOS II (auch SAMOS E-​1 F-​2 ). Es war der zweite Satellit des Programms 101, wie das ursprüngliche SAMOS Programm auch genannt wurde. Die Satelliten dieses Typs übermittelten die gewonnenen Aufklärungsfotos nicht mit Rückkehrkapseln, sondern übertrugen sie nach einer optoelektronischen Abtastung auf funktechnischem Weg. Allerdings war weder die Kodak E-​1  Kamera mit ihren 15 cm Brennweite noch das Bildabtastungssystem geeignet, brauchbare Aufnahmen zu liefern. Diese Erkenntnis hatte sich innerhalb der USAF bereits durchgesetzt, bevor auch nur der erste SAMOS Satellit gestartet worden war. Und so war die Zahl der Flüge von einst geplanten elf auf nur noch fünf im November 1960 geschrumpft. Anfang 1961 war, nach einem vorangegangenen Fehlstart, die zweite SAMOS Nutzlast startklar. Politische Gründe verzögerten den Start weiter. Der neue US Präsident John F. Kennedy hatte die Weisung herausgegeben, vorläufig auf alles zu verzichten, was in der Sowjetunion als Provokation aufgefaßt werden konnte. Man befand sich nämlich gerade in intensiven Gesprächen über die Freilassung zweier Besatzungsmitglieder eines Boeing RB-​47 H „Stratojet“ Aufklärungsflugzeugs, das am 01.07.1960 über der Barentssee abgeschossen worden war. Als John R. McKone und Freeman B. Olmstead am 25.01.1961 freikamen, hatte man diese Zurückhaltung nicht mehr nötig. Der Start gelang, SAMOS II erreichte eine Umlaufbahn nahe der projektierten. Wie erwartet, enttäuschten die Ergebnisse der Mission die Bildauswerter am Boden jedoch. Die Auflösung von 30 m (100 ft) ließ nur wenige Details erkennen. Zudem flog die Agena nach dem Start zunächst in einer Konfiguration, bei der vor der Optik der E-​1  Nutzlast das F-​1  ELINT (698BK I) Package saß. Nur durch ein Loch in der S-​Band Hornantenne konnten überhaupt, wenn auch stark vignettierte, Bilder gewonnen werden. Die Bildauswerter erwarteten daher mit Anspannung den 21. Orbit, während dem die F-​1  Nutzlast abgetrennt werden sollte. Das Kommando zur Zündung der Pyroladung wurde gesendet — und jeglicher Kontakt zu dem Satelliten brach unmittelbar ab. Nach diesem Desaster kam ein dritter startbereiter Satellit mit identischer Ausstattung aus E-​1  und F-​1  System gar nicht mehr zum Einsatz. Zu den Ergebnissen der sekundären Nutzlasten, der F-​1  Einrichtung zur funkelektronischen Aufklärung, und der wissenschaftlichen Instrumente (u.a. Detektor zur Messung der kosmischen Strahlung, Mikrometeoritendetektoren und atmosphärischer Dichtesensor) wurde nicht viel bekannt. Lediglich 69 Radarkontakte waren von der F-​1  Nutzlast, die Frequenzen zwischen 2,6 und 3,2 GHz sowie 9 und 10 GHz scannte, aufgefangen worden. Doch sie bestätigten bereits eine erfolgversprechende Entwicklung. Wenigstens dieses System wurde also in veränderter Form weitergeführt.