Pettengill var en av drivkreftene bak bruken av den nye Milestone-radaren ved Lincoln-laboratoriet for de tidligste arbeidene innen radioastronomi. Da den ble satt i drift sent i 1957, brukte Pettengill dene radaren til å spore Sputnik I, den første av slike observasjoner av en satellitt. Han ble kjent for hans todimensjonale radarkartlegging av månen i 1960, en viktig del av USAs forberedelser til Apollo-programmet, som blant annet forsikret om at astronautene ikke ville forsvinne under et tykt lag av støv når de landet.