Die teils spektakulären Erkenntnisse, die bereits die ersten kleinen Satelliten zur Röntgenstrahlungs-​Astronomie erbracht hatten, führten Anfang der 1970^er Jahre zu Plänen für eine Serie weitaus leistungsfähigerer astronomischer Satelliten. Das High Energy Astronomical Observatory genannte Projekt sollte speziell nach Quellen besonders hochenergetischer Röntgen– und Gammastrahlung forschen. Konzipiert wurde eine Serie von drei leistungsfähigen Satelliten, deren erster zunächst eine Durchmusterung des Himmels vornehmen sollte, so daß die beiden anderen Satelliten interessante Strahlungsquellen detaillierter erforschen konnten. Erstmals erhielt das Marshall Space Flight Center die Verantwortung für eine derartige Wissenschaftsmission. Das Goddard Space Flight Center, das bis dahin quasi ein Monopol für derartige Projekte innerhalb der NASA innegehabt hatte, war zu jener Zeit bereits mit anderen Programmen voll ausgelastet. Nach dem Ende des Apollo Programms suchte das MSFC dagegen neue Aufgabenfelder. Und dem Zentrum gelang tatsächlich die Entwicklung eines herausragenden Satelliten. Allerdings erwiesen sich die ursprünglichen Pläne für zwei Großsatelliten von je 10 Tonnen Masse und den Start mit einer Titan III als nicht finanzierbar. HEAO-​A wurde mit vier Wissenschaftskomplexen ausgerüstet. Das Large Area Sky Survey (LASS) Experiment deckte den Energiebereich von 0,25 bis 25,0 keV ab und war entscheidend an der Durchmusterung des Himmels auf der Suche nach neuen Strahlungsquellen beteiligt. Das Cosmic X-​Ray Experiment (CXE) untersuchte großdimensionale Strukturen der Galaxis im Bereich zwischen 2 und 60 keV. Mit dem Modulation Collimator (MC) ließ sich die Position der Strahlungsquellen bestimmen, so daß eine Zuordnung zu optisch oder funktechnisch nachweisbaren Emittern möglich wurde. Und schließlich wurde auch noch das Hard X-​Ray / Low Energy Gamma Ray Experiment (HXLEGRE) mitgeführt. Für eine komplette Durchmusterung des Himmels benötigte HEAO 1 aufgrund der Bahnmechanik etwa sechs Monate. Das war auch die projektierte Lebensdauer. Doch der Satellit übertraf alle Erwartungen. Dabei waren während der Startvorbereitung ernste Zweifel an den Erfolgsaussichten der Mission aufgekommen. Anfang März 1977 war die Auslieferung des Satelliten nach Cape Canaveral für einen Start am 15.04.1977 geplant gewesen. Doch dann entdeckte man ein defektes Gyroskop, das zum Hersteller Bendix zurückgeschickt werden mußte. Vor Mitte Juni war nun an einen Start nicht mehr zu denken. Tatsächlich machten sich schließlich sogar konstruktive Änderungen an den Kreiseln erforderlich, so daß weder die geplanten Starttermine im Juni noch im Juli gehalten werden konnten. Nach dem Start mit einer Atlas-​SLV3D Centaur-​D1AR am 12.08.1977 von Cape Canaveral begann HEAO 1 schließlich seine erfolgreiche Mission, die bereits bei der ersten Durchmusterung zahlreiche neue Strahlungsquellen lokalisierte. Die Treibstoffreserven waren ausreichend für eine zweite Durchmusterung dimensioniert worden. Auch diese erweiterte Mission bewältigte das Teleskop mit Bravour. Als die Ressourcen auch eine weitere Fortführung der Mission zuließen, griff man die Gelegenheit dankbar auf. So operierten ab November 1978 sogar zwei der HEAO Satelliten gleichzeitig. Kurz vor Beendigung der dritten Durchmusterung, nach 17 Monaten Einsatz, waren die Treibstoffvorräte schließlich erschöpft. Am 09.01.1979 wurde HEAO 1 daher abgeschaltet und verglühte nur zwei Monate später. Mit seiner Hilfe waren mindestens 700 (andere Quellen sprechen von 840 oder sogar 1.150) neue Strahlungsquellen lokalisiert worden, die in den nächsten Jahrzehnten detaillierter erkundet wurden. Auch ergab sich aus seinen Beobachtungen die Erkenntnis, daß die heißen Gasmassen, die Galaxienhaufen umgeben, zu den Quellen für Röntgenstrahlung zählen.
Erst zwanzig Jahre später ergaben die Messungen des Rossi X-​Ray Timing Explorer (RXTE) eine neue Himmelskarte zur Verteilung der Röntgenstrahlungsquellen.