El 3 de marzo de 1959, Estados Unidos lanzó la sonda Pioneer 4 con el objetivo de fotografiar la Luna durante un sobrevuelo cercano. En el marco del Año Geofísico Internacional, del 1 de julio de 1957 al 31 de diciembre de 1958, Estados Unidos había previsto enviar cinco sondas para estudiar la Luna. Las tres primeras orbitarían la Luna, mientras que las dos últimas, más sencillas, la fotografiarían durante sus sobrevuelos. Tras la apertura de la NASA en octubre de 1958, la nueva agencia espacial heredó el programa Pioneer de la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada, una rama del Departamento de Defensa creada a principios de 1958 como parte de la iniciativa estadounidense para responder a los primeros logros espaciales soviéticos. El Laboratorio de Propulsión a Chorro de Pasadena (California), que formaba parte del ejército estadounidense hasta que fue transferido a la NASA en diciembre de 1958, construyó las dos naves espaciales de sobrevuelo lunar Pioneer. Aunque las cuatro primeras misiones no lograron alcanzar su objetivo, la Pioneer 4 se convirtió en la primera nave espacial estadounidense en sobrevolar la Luna y entrar en órbita solar.
El primer intento de lanzamiento de Pioneer, el 17 de agosto de 1958, fracasó 77 segundos después del despegue, al explotar el cohete Thor-Able. Los ingenieros identificaron y corrigieron el problema del cohete y el 11 de octubre, el Pioneer 1, con un peso de 84 libras, despegó desde el Complejo de Lanzamiento 17A de Cabo Cañaveral. El lanzamiento tuvo lugar sólo 10 días después de la apertura oficial de la NASA. El despegue parecía ir bien, pero el seguimiento pronto mostró que la nave viajaba más despacio de lo esperado y también que estaba fuera de rumbo. Errores relativamente menores en el funcionamiento de la primera etapa se vieron agravados por otros problemas con la segunda etapa, dejando claro que Pioneer 1 no lograría su objetivo principal de entrar en órbita alrededor de la Luna. La nave alcanzó una altitud récord de 70.770 millas unas 21 horas después del lanzamiento, antes de comenzar su caída hacia la Tierra. Se quemó en la reentrada sobre el Océano Pacífico 43 horas después del despegue. Los instrumentos de la sonda confirmaron la existencia de los cinturones de radiación de Van Allen descubiertos por el Explorer 1 a principios de año. El tercer y último intento de orbitador lunar, el Pioneer 2 del 8 de noviembre, tuvo menos éxito. La primera y segunda etapas del cohete funcionaron bien, pero la tercera no se encendió. El Pioneer 2 no pudo alcanzar la velocidad orbital y sólo alcanzó una altitud máxima de 960 millas antes de caer de nuevo a la Tierra tras un breve vuelo de 42 minutos.
A continuación llegaron las dos misiones de sobrevuelo lunar, cada una de las cuales llevaba un contador de radiación y equipo fotográfico. La Pioneer 3, de 13 libras, despegó el 6 de diciembre. El motor de la primera etapa del cohete Juno-II se paró antes de tiempo y la sonda no pudo llegar a su destino, cayendo de nuevo a la Tierra 38 horas después del lanzamiento. A pesar de este problema, Pioneer 3 proporcionó importantes datos sobre la radiación y descubrió un segundo cinturón exterior de Van Allen que rodeaba la Tierra. El segundo intento, el 3 de marzo de 1959, tuvo más éxito, ya que Pioneer 4 se convirtió en la primera nave espacial estadounidense en alcanzar la velocidad de escape terrestre. La segunda etapa del Juno-II se quemó durante unos segundos más, con lo que el Pioneer 4 pasó a 36.650 millas de la superficie de la Luna 41 horas después del lanzamiento. A esa distancia, en lugar de las 5.000 millas previstas, la nave espacial no pudo alcanzar su objetivo de fotografiar la Luna. La Pioneer 4 se convirtió entonces en la primera nave espacial estadounidense en entrar en órbita solar, una hazaña que la Luna 1 soviética había logrado dos meses antes. La Pioneer 4 envió datos de radiación durante 82 horas, hasta 409.000 millas, casi el doble de la distancia entre la Tierra y la Luna, hasta que sus baterías se agotaron.
Aunque estas primeras sondas lunares Pioneer tuvieron un éxito limitado, el programa marcó el primer uso de la antena de 26 metros y la estación de seguimiento de Goldstone (California). Esta antena, terminada en 1958 y conocida como Estación de Espacio Profundo 11 (DSS-11), fue el primer componente de lo que con el tiempo se convirtió en la Red de Espacio Profundo de la NASA. Aunque se llamaba Estación Pioneer, la DSS-11 no sólo siguió a estas primeras naves espaciales, empezando por la Pioneer 3, sino que más tarde monitorizó las misiones robóticas precursoras Ranger, Surveyor y Lunar Orbiter, y rastreó el módulo lunar Apollo 11 Eagle hasta la superficie de la Luna el 20 de julio de 1969, así como las demás misiones lunares Apollo. También siguió a las misiones Mariner, Viking y Voyager a los planetas antes de su retirada del servicio en 1978.
Vea un vídeo sobre Pioneer 4: https://youtu.be/mM4U78sFYpQ