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Ranger Blk. III Sonde in Flugkonfiguration
eine der Mondaufnahmen von Ranger VII
Nach einer langen Serie von anhaltenden Fehlschlägen gelang der NASA im Juli 1964 die erste erfolgreiche Mission einer Ranger Mondsonde. Am 28.07.1964 hob eine Atlas-​LV3 Agena-​B mit Ranger VII (Ranger-​B, P-​54 ) von Cape Canaveral ab. Die erste Zündung der Agena-​B Oberstufe plazierte die Sonde in einen 192 km Parkorbit um die Erde. Rund 30 Minuten später zündete die Agena-​B erneut und beschleunigte die Nutzlast auf eine Bahn zum Mond. Die Stufe wurde abgetrennt, die Solarzellenflächen ausgeklappt und das Lagekontrollsystem aktiviert. Die Richtfunkantenne übernahm die Kommunikation mit dem Kontrollzentrum. Nach einer planmäßigen Kurskorrektur am nächsten Tag befand sich Ranger VII noch immer auf dem Weg zum Mond und alle Systeme arbeiteten nach Plan. Am 31.07.1964 begann die Sonde den Endanflug auf den Mond. 18 Minuten vor dem Aufprall wurde die Aufwärmphase für das Kamerasystem initiiert und zur Erleichterung der Techniker startete nach einer Minute die Bildübertragung. Zu diesem Zeitpunkt war Ranger VII noch 2.110 km vom Mond entfernt. Doch die Distanz nahm rasch ab. Insgesamt 4.308 (andere Quellen sprechen von 4.316) Fotos von überwiegend exzellenter Qualität konnten empfangen werden, bevor die Sonde am 31.07.1964 um 13:26 UTC planmäßig am Nordrand des Mare Nubium auf der Mondoberfläche zerschellte. Die letzten Aufnahmen, die vor dem mit 2,62 kms–1  erfolgten Aufprall übertragen wurden, zeigten noch Details von nur 0,5 m Größe. Das war unvergleichlich besser als alles bis dahin vorhandene Bildmaterial. Der Erfolg von Ranger VII beflügelte die an dem Projekt beteiligten Wissenschaftler. Und tatsächlich sollte er sich auch als Wendepunkt des Projekts bestätigen. Die Erfolgsquote bei lunaren und interplanetaren Missionen der NASA stieg ab 1964 dramatisch an und erreichte zuvor kaum für möglich gehaltene Werte.