Mit dem Start von ITOS 1 (Improved Tiros Operational Satellite) begann für die USA eine neue Phase beim Einsatz von meteorologischen Satelliten. Der neue 3-​Achsen-​stabilisierte Typ TIROS-​M war in der Lage, die Aufgaben eines Paares von ESSA-​Satelliten, dem Vorgängermodell, zu erfüllen. Dazu verfügte er sowohl über ein APT (Automatic Picture Transmission) System zur kontinuierlichen Übertragung der Aufnahmen als auch über ein AVC (Advanced Vidicon Camera) System, dessen Bilder an Bord zwischengespeichert wurden. Beide Systeme bestanden jeweils aus zwei Kameras mit einer Weitwinkeloptik von 3 km Auflösung. Auch das neue zweikanalige abtastende IR-​Radiometer lieferte Tag und Nacht Daten, die in Echtzeit übertragen, parallel aber auch gespeichert wurden. Ein ITOS Satellit war somit in der Lage, die gesamte Erde innerhalb von zwölf Stunden aufzunehmen, was einer Verdopplung gegenüber dem Vorgängermodell ESSA entsprach. Neben den meteorologischen Experimenten trug ITOS 1 auch noch zwei wissenschaftliche Anordnungen, die den Fluß von durch die Sonne emittierten Protonen und die atmosphärische Temperatur ermittelten. Erst am 15.06.1970 ging der Satellit nach ausgiebigen Ingenieurtests in den operationellen Betrieb. Anspruchsvoll war die 3-​Achsen-​Stabilisierung der ITOS Satelliten, die mit Schwungrädern und Magneten erreicht wurde. Bereits am 16.11.1970 fiel leider ein Bandspeicher von ITOS 1 aus, so daß fortan ein Teil der wissenschaftlichen Daten der Flat Plate Radiometer (FPR) und des Solar Proton Monitor (SPM) Experimente verloren gingen. Im März 1971 überhitzte dann das Lagekontrollsystem des Satelliten. Eine Lösung konnte nicht gefunden werden, so daß ITOS 1 am 18.06.1971 abgeschaltet werden mußte. Dennoch erwies sich das ITOS Modell in den folgenden Jahren als sehr erfolgreich. Seiner Pfadfinderrolle entsprechend war der erste TIROS-​M Satellit ein Projekt der NASA, das auch (mit Ausnahme der Sensor-​Nutzlast) aus deren Budget finanziert wurde. Die Nachfolger wurden hingegen von der ESSA finanziert und nach dem Start an diese übergeben.
Die Nutzlastkapazität der Rakete ließ es auch zu, eine kleine sekundäre Nutzlast mitzuführen. OSCAR 5 oder auch Australis-​OSCAR 5  wurde als erster Amateurfunksatellit außerhalb der USA gebaut. Er war bereits einige Jahre zuvor in Zusammenarbeit von Studenten mehrerer australischer Universitäten entstanden und in die USA verschickt worden, wo sich jedoch keine Startgelegenheit ergab. Erst mit Hilfe von Mitgliedern der 1969 in den USA gegründeten AMSAT (Radio Amateur Satellite Corporation), die auch einige Modifikationen an dem Satelliten unternahmen, konnte eine Mitfluggelegenheit bei der NASA gefunden werden. Der Satellit verfügte über zwei Telemetriesender, die mit 50 mW im 2– und mit 250 mW im 10-​m-​Amateurfunkband arbeiteten und 23 bzw. 46 Tage empfangen werden konnten. Zur besseren Orientierung des Satelliten waren Magnete installiert, die OSCAR 5 zum Erdmagnetfeld ausrichteten. Hunderte Empfangsberichte von Amateurfunkern in 27 Ländern gingen bei der Universität von Melbourne ein und gaben dem OSCAR Projekt weiteren Auftrieb. Trotz des extrem beschränkten Budgets war es den australischen Studenten gelungen, einen nahezu perfekt funktionierenden Satelliten abzuliefern. Vor allem das magnetische Stabilisierungssystem arbeitete unerwartet gut und reduzierte die Spinrate nach dem Aussetzen deutlich. Zwar konnte über die 29 MHz Bake keine Telemetrie empfangen werden, doch über 144 MHz gingen auch diese Informationen (räumliche Lage, Temperatur, Batteriestatus) ein. Beachtung fand auch der erstmalige Kommandoempfang durch einen Amateurfunksatelliten, bei dem einer beiden Sender planmäßig deaktiviert wurde.
Zum Start der beiden Satelliten am 23.01.1970 war erstmals eine leistungsgesteigerte Variante der Delta-​N mit sechs Feststoffboostern, die Delta-​N6, eingesetzt worden. Auch wenn dieses Modell selbst nur dreimal startete (und dabei einmal versagte), wies der Einsatz von Feststoffboostern doch den weiteren Entwicklungsweg der Delta.