Siguiendo los fracasos de las Pioneer 0, 1 y 2, la Armada de los EEUU retomó en colaboración con la NASA y el JPL el intento por lograr algo positivo. Mucho más pequeñas que las anteriores, las Pioneer 3 y 4 sólo llevaban consigo un detector de radiación cósmica. Su propósito era sobrevolar la Luna y mandar datos de la radiación.

Datos generales:
La sondas 3 y 4 con forma de cono se alimentaban por baterías de mercurio que se alojaban en la base del cono y la estructura de la sonda era de fibra de vidrio. Como carga útil sólo llevaban un contador geiger y un test para fúturas cámaras.

Su peso total no llegaba a los 6 kg. con una longitud de 58cm, un diámetro de 25cm. y una vida útil de pocos días. Fueron lanzadas por el cohete Juno II.


Pioneer 3. NSSDC ID: 1958-008A.
Lanzamiento: 6 de diciembre de 1.958 a las 05:45:12 UT.

Esta sonda tenía como objetivo principal alcanzar la Luna en menos de 34 horas, medir la radiación fuera del cinturón de Van Allen usando un contador Geiger-Mueller, hacer pruebas de un mecanismo fotográfico y colocarse en una órbita heliocéntrica.
Sin embargo el motor de la primera etapa del cohete Juno II se apagó 4 segundos antes de lo previsto impidiendo que la sonda adquiriera la velocidad de escape de la Tierra y sólo obtuvo una altitud máxima de 102.332 km, pero aún así tuvo el tiempo suficiente como para descubrir que la Tierra poseía un segundo cinturón de radiación que la envolvía. Evidentemente no pudo ser cumplido el objetivo de llegar a las inmediaciones de la Luna ya que poco despues se desintegraba en la atmósfera de nuestro planeta (el 7 de diciembre a las 19:51 UT sobre Africa).