Le satellite embarque 4 instruments : un magnétomètre, un détecteur de particules à haute énergie, un photomètre alpha pour la geocorona et une sonde d'impédance.
Ames privilégie les instruments scientifiques chargés d'étudier les champs et les particules et attribue un rôle mineur aux caméras, spectromètres, radiomètres et photomètres.
Il fut également l'inventeur d'un goniomètre, d'un polariscope, d'un photomètre et du robinet à trois voies (encore utilisé aujourd'hui pour des expériences de chimie).
