Unter der Bezeichnung OAO 2 (OAO-​A2) „Stargazer“ startete die NASA am 07.12.1968 mit einer Atlas-​SLV3 C Centaur-​D von Cape Canaveral ihren zweiten großen astronomischen Forschungssatelliten. Das OAO-​Programm (Orbiting Astronomical Observatory) gehörte zu den ersten konkreten Projekten der NASA und sollte ursprünglich bereits 1962/63 gestartet werden. Es gab in der Entwicklungs– und Bauphase jedoch eine Reihe von Problemen, die zu wiederholten Verzögerungen des Programms führten. Am 08.04.1966 erreichte dann endlich der erste Satellit des Programms seine Umlaufbahn, fiel jedoch bereits nach drei Tagen aus. Mit Verfügbarkeit der Atlas-​Centaur Trägerrakete konnte schließlich ein erheblich verbessertes Nachfolgemodell gestartet werden. Dieses basierte auf dem stark modifizierten Ingenieurmodell von OAO 1. Der Prototyp war, nachdem er seine ursprüngliche Aufgabe erfüllt hatte, 1964 auf der Weltausstellung in New York präsentiert worden. Anschließend holte ihn das Goddard Space Flight Center zurück und brachte ihn in einen flugfähigen Zustand. Das Unternehmen mußte aber wiederholt verschoben worden, zuletzt zur Untersuchung der Ursachen des Fehlstarts des ATS 4 Satelliten an Bord einer anderen Atlas-​Centaur Rakete. Außerdem waren nach den Erfahrungen mit OAO 1 umfangreiche konstruktive Änderungen am zweiten Flugexemplar vorgenommen worden, die sich schließlich in einem finanziellen Mehraufwand von 75 Mio. $ manifestierten. Der Satellit verfügte über elf verschiedene Teleskope, mit denen astronomische Beobachtungen im Röntgen-​, UV– und IR-​Bereich möglich waren. Darunter waren ein 41-​cm-​Reflektor zur Untersuchung von Nebeln, vier 32-​cm-​Teleskope für UV-​Beobachtungen heißer Sterne, vier 20-​cm-​Teleskope für photometrische Messungen und schließlich zwei UV-​Spektrometer mit 20 cm Spiegeldurchmesser. Mit diesen Instrumenten konnten zahlreiche Erkenntnisse gewonnen werden, die der modernen UV-​Astronomie einen bedeutenden Auftrieb gaben. Am 12.04.1969 geriet OAO 2 außer Kontrolle und nahm keine Kommandos der Bodenstation in Santiago de Chile an. Die Mission schien bereits verloren, als es doch noch gelang, über eine Station in Australien Notfallkommandos an den unkontrolliert taumelnden Satelliten zu übermitteln. Wenige Stunden bevor die Batterien erschöpft gewesen wären, stabilisierte sich OAO 2 wieder. Bis zum Januar 1973 konnten die Forschungen mit ihm schließlich erfolgreich fortgeführt werden.