Sự kiện phóng vệ tinh ATS-2 được thực hiện theo kế hoạch cho đến lần đốt Agena đầu tiên (được thực hiện bởi NASA). Khi quá trình ghi thứ hai được bắt đầu, động cơ Agena không thể khởi động lại và do đó không thể đặt vệ tinh vào đúng quỹ đạo. Điều tra sau đó cho thấy van cách ly oxy hóa đã không đóng được sau lần đốt đầu tiên. Van này được cho là có tác dụng ngăn không cho nhiên liệu thoát ra khỏi bể chứa và làm đầy tuabin trong giai đoạn dừng, nhưng vì nó vẫn mở, máy bơm đã phát triển khóa hơi và do đó không thể bơm chất oxy hóa vào. Một lượng nhỏ ISP được tạo ra bởi hộp đánh lửa máy đã tạo khí.[3] Hệ số ổn định thấp của quỹ đạo khiến vệ tinh sụp đổ nhiều hơn hệ thống ổn định có thể bù lại, điều này làm phức tạp nhiệm vụ của nó. Vệ tinh vẫn tạo ra một số dữ liệu có thể sử dụng được từ các thí nghiệm, đáng chú ý nhất là các dữ liệu liên quan đến các tia và hạt vũ trụ được chụp lại. Nó đã trở lại bầu không khí vào ngày 2 tháng 9 năm 1969.