โปรตอน 1–3 มีขนาดเท่ากันโดยมีมวล 12,200 กิโลกรัม (26,900 ปอนด์) โดยมีบรรจุภัณฑ์ทางวิทยาศาสตร์ที่พัฒนาขึ้นภายใต้การดูแลของนักวิทยาศาสตร์ เซอร์เกย์ นิโคลาเยวิช เวียร์นอฟ (รัสเซีย: Серге́й Никола́евич Вернóвcode: ru is deprecated ) จากสถาบันวิจัยวิทยาศาสตร์-ฟิสิกส์นิวเคลียร์ของมหาวิทยาลัยมอสโก[6] การทดลองประกอบด้วยกล้องโทรทรรศน์รังสีแกมมา, กล้องโทรทรรศน์ตรวจจับการเปล่งแสงวับ (scintillator) และอุปกรณ์นับตามสัดส่วนสำหรับตรวจวัดอนุภาคจากการไอออไนเซชันของแก๊ส[7] ตัวนับสามารถระบุพลังงานทั้งหมดของอนุภาคคอสมิกพลังงานสูงพิเศษแต่ละอนุภาคได้ทีละอนุภาคซึ่งเป็นความสามารถที่ไม่เคยมีในดาวเทียมมาก่อน แม้ว่าอุปกรณ์ดังกล่าวจะได้รับการพัฒนาขึ้นก่อนหน้านั้นแปดปี โดยศาสตราจารย์ นาอูม เลโอนีโดวิช กริโกรอฟ (รัสเซีย: Нау́м Леони́дович Григо́ровcode: ru is deprecated ) แต่ УР-500code: ru is deprecated เป็นจรวดบูสเตอร์รุ่นแรกที่มีประสิทธิภาพมากพอที่จะส่งดาวเทียมที่มีเครื่องวัดอนุภาคที่มีความอ่อนไหวเข้าสู่วงโคจรได้[8] ตัวนับสามารถวัดรังสีคอสมิกด้วยระดับพลังงานได้ถึง 100 ล้านอิเล็กตรอนโวลต์ (eV)[9]

โปรตอน 3 ยังติดตั้งกล้องโทรทรรศน์ ตรวจจับการเปล่งแสงวับจากการแผ่รังสีเชเรนคอฟของแก๊ส (gas-Cherenkov-scintillator)[10] เพื่อพยายามตรวจจับอนุภาคพื้นฐานที่ได้รับการตั้งสมมติฐานใหม่คือควาร์ก บรรจุภัณฑ์การทดลองทั้งหมดมีมวล 4,000 กก. (8,800 ปอนด์) และประกอบด้วยชิ้นส่วนโลหะ, พลาสติก และพาราฟิน[9]

โทรมาตรถ่ายทอดผ่านสัญญาณนำทาง (beacon) ที่ 19.910 เมกะเฮิร์ตซ แผงโซลาร์เซลล์สี่แผงจ่ายพลังงานให้กับดาวเทียมซึ่งระบายความร้อนแผงด้วยเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน ดาวเทียมมีความเสถียรในการหมุนโดยระบบควบคุมทิศทางถูกควบคุมโดยเครื่องยนต์เจ็ต มีระบบควบคุมความชื้น ระบบทั้งหมดถูกควบคุมโดยคอมพิวเตอร์ภายใน[7]

โปรตอน 4 มีมวลที่มากกว่าคือ 17,000 กิโลกรัม (37,000 ปอนด์) โดยมีเครื่องมือหลักคือแคลอรีมิเตอร์ไอออไนเซชันที่ประกอบด้วยแท่งเหล็กและตัวเปล่งแสงวับพลาสติก อุปกรณ์ตรวจวัดที่ประกอบด้วยคาร์บอนหนึ่งก้อนและโพลีเอทิลีนอีกชิ้นหนึ่ง[9] ซึ่งให้ข้อมูลเกี่ยวกับรังสีคอสมิกและสเปกตรัมของพลังงานจากการชนกันที่เป็นไปได้ของอนุภาครังสีคอสมิกกับนิวเคลียสของอนุภาคในชั้นบรรยากาศของไฮโดรเจน, คาร์บอน และเหล็ก ที่เกิดขึ้นในวงโคจร และยังคงดำเนินการค้นหาควาร์ก[4]