Fünf Satelliten startete die USAF am 23.05.1969 mit einer Titan-​IIIC von LC-​41  auf Cape Canaveral. Hauptnutzlast waren zwei Vela-​Satelliten, die der weltweiten Registrierung von Atomexplosionen dienten. Neben den schon bei den Satelliten der ersten Generation üblichen verschiedenartigen Detektoren und Strahlungsmeßgeräten verfügten sie über ein sogenanntes „Bhangmeter“, einen optischen Sensor, der den Lichtblitz einer eventuellen Atomexplosion registrieren sollte. Vela 9 und Vela 10 umkreisten die Erde in rund 110.000 km Abstand auf Bahnen, die so gewählt waren, daß sich die Velas über jeweils entgegengesetzten Halbkugeln der Erde befanden. Einer der beiden Satelliten, Vela 10 (OPS 6911), erlangte 1979 Berühmtheit, als seine Sensoren Hinweise auf einen geheimen Atomtest (Vela-​Zwischenfall) im Südatlantik registrierten. Bis heute hält die Diskussion darüber an, wie die damaligen Sensordaten zu interpretieren sind. Zu unwahrscheinlich erscheint es noch immer, daß es einer aufstrebenden Atommacht gelungen sein sollte, unter den Augen der USA und der Sowjetunion einen solchen Test vorzubreiten und durchzuführen. Natürliche Phänomene oder ein Sensorfehler werden daher immer noch als wahrscheinliche Erklärung angenommen. Inzwischen freigegebene Dokumente zeigen aber, daß die US Geheimdienste 1979/80 die Möglichkeit eines Atomtests durch Israel oder Südafrika oder beider Länder gemeinschaftlich für sehr wahrscheinlich erachteten. Weitere geheimdienstliche Nachforschungen und einige wissenschaftliche Erkenntnisse stützten demnach die Theorie, daß tatsächlich im Bereich der Prince Edward-​Inseln eine kleine Kernladung gezündet worden war. Die USA nahmen damals politisch Einfluß auf die beiden Länder, ohne dies jedoch öffentlich zu machen.
Weitere kleine Nutzlasten der Rakete waren die Forschungssatelliten OV5-​5  (ERS 29), OV5-​6  (ERS 26) und OV5-​9  für das USAF S68-​3  Programm. OV5-​5  verfügte über einen extrem niederfrequenten Plasma-​Detektor, der Plasmawellen im VLF-​Bereich registrieren sollte. OV5-​6  diente mit seinen acht großen Antennen der Registrierung von Teilchen im Zusammenhang mit solaren Flares und lieferte mehrere Jahre (weit jenseits seiner Auslegungsbetriebsdauer von 18 Monaten) wissenschaftlich wertvolle Informationen. Auch OV5-​9 , der letzte Satellit der OV5-​Baureihe, beobachtete niedrigenergetische Teilchen und solare Flares. Alle drei Satelliten kreisten auf extrem hochelliptischen Bahnen um die Erde.