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水手4號（Mariner 4）是美國發射的一系列以飛越方(fang)式進(jin)行的星(xing)際(ji)探險中的第4個火(huo)(huo)(huo)星(xing)探測器，并且(qie)是第一個成功飛越火(huo)(huo)(huo)星(xing)的太空船。它(ta)在1964年11月28日發射。它(ta)回傳了(le)第一張(zhang)火(huo)(huo)(huo)星(xing)表面的照片(pian)，并且(qie)是第一張(zhang)從除了(le)地球以外另(ling)外一個行星(xing)上拍的照片(pian)。同時，這張(zhang)充滿了(le)隕石(shi)坑、死寂世界的照片(pian)，震驚了(le)科學界。

簡介

水(shui)(shui)手4號是由美(mei)國(guo)(guo)宇航局設計制造(zao)的第2個(ge)火(huo)星探測(ce)器，它是在(zai)美(mei)國(guo)(guo)與(yu)蘇(su)聯的冷戰對抗時期誕(dan)生的產(chan)物，于1964年11月28日(ri)發(fa)(fa)射。1964年美(mei)國(guo)(guo)發(fa)(fa)射了“水(shui)(shui)手4號”火(huo)星探測(ce)器，從(cong)(cong)距(ju)離(li)火(huo)星1萬公里處拍攝(she)了21幅(fu)照(zhao)片，成為人(ren)類第一個(ge)成功到達火(huo)星的無人(ren)宇宙飛船(chuan)。“水(shui)(shui)手4號”總花費(fei)約為8230萬美(mei)元(yuan)。整(zheng)個(ge)系列(lie)的水(shui)(shui)手號太空船(chuan)（從(cong)(cong)水(shui)(shui)手1號至(zhi)水(shui)(shui)手10號）的總研究、開發(fa)(fa)、發(fa)(fa)射及支援(yuan)花費(fei)接近5.54億美(mei)元(yuan)。

組成結構

設計

水手4號的設計，為(wei)執(zhi)行(xing)近距離(li)火星科(ke)學觀測，并將結果傳回地球(qiu)。其它的任務目標，包括在火星附近執(zhi)行(xing)行(xing)星際的地表及粒子測量，并提供行(xing)長(chang)途星際飛行(xing)的工程技(ji)術的經驗(yan)及知識。

組成

水手4號(hao)太(tai)空(kong)船由八角(jiao)形(xing)(xing)鎂合金(jin)結(jie)構組成，對角(jiao)線(xian)長度1270公(gong)厘(li)，高(gao)(gao)度457公(gong)厘(li)。上面(mian)(mian)有(you)四個長度為6.88米的(de)太(tai)陽能面(mian)(mian)板(ban)，上方亦置有(you)一直(zhi)徑1168公(gong)厘(li)的(de)高(gao)(gao)增益碟形(xing)(xing)天(tian)線(xian)（parabolic antenna）。一個低增益全向天(tian)線(xian)（omnidirectional antenna）置于(yu)高(gao)(gao)增益天(tian)線(xian)旁的(de)一2235公(gong)厘(li)高(gao)(gao)天(tian)線(xian)桿(gan)。太(tai)空(kong)船總高(gao)(gao)度為2.89米。太(tai)空(kong)船底部的(de)中(zhong)間(jian)有(you)一個電(dian)視相(xiang)(xiang)機（television camera）置于(yu)掃描平臺（scan platform）上。八角(jiao)形(xing)(xing)框架(jia)里容納了電(dian)子器材、纜線(xian)、中(zhong)途推進系統(tong)（midcourse propulsion system）、及姿勢控制(zhi)氣體供應調節器。大部份的(de)科學儀器置于(yu)框架(jia)的(de)外(wai)面(mian)(mian)。科學儀器，除了電(dian)視相(xiang)(xiang)機之(zhi)外(wai)，還有(you)磁力(li)計、塵埃偵測器、宇宙(zhou)射線(xian)望遠鏡(jing)、（trapped radiation detector）、太(tai)陽等離(li)子偵測器（solar plasma probe）及離(li)子室(蓋格計數器)。

電力

電力由(you)四個(ge)(ge)170×90厘米的(de)太(tai)陽能(neng)面板(ban)(ban)里(li)的(de)28,224個(ge)(ge)太(tai)陽能(neng)電池提(ti)供，在火星(xing)上總共可(ke)提(ti)供310瓦電力。一個(ge)(ge)可(ke)充(chong)電的(de)1200瓦小時的(de)銀─鋅電池也可(ke)做操縱及備(bei)份(fen)用。單元推進劑聯氨用來(lai)推進，借(jie)由(you)裝(zhuang)于(yu)八角形結構的(de)一邊上的(de)1個(ge)(ge)4噴射翼片引導控(kong)制(zhi)222牛頓馬達。姿(zi)勢控(kong)制(zhi)由(you)置于(yu)太(tai)陽能(neng)板(ban)(ban)底部及3個(ge)(ge)回轉儀的(de)12個(ge)(ge)冷氨氣噴嘴(zui)提(ti)供。太(tai)陽輻射壓力翼片（Solar pressure vanes）每片各(ge)有(you)0.65平方米面積，附在太(tai)陽能(neng)板(ban)(ban)的(de)尖(jian)端。位置資訊由(you)四個(ge)(ge)太(tai)陽感應(ying)器(qi)、一個(ge)(ge)地(di)球(qiu)感應(ying)器(qi)、一個(ge)(ge)火星(xing)感應(ying)器(qi)及一個(ge)(ge)船底座α(老(lao)人星(xing))提(ti)供。

通訊裝備

由一(yi)(yi)個(ge)(ge)(ge)雙S頻7瓦(wa)triode cavity amp/10 W TWTA 發(fa)射器(qi)及(ji)一(yi)(yi)個(ge)(ge)(ge)單接受(shou)器(qi)組成(cheng)，可(ke)由低、高增益天(tian)線以8?或33?位元/秒速度傳送及(ji)接收資料(liao)。資料(liao)也可(ke)儲存(cun)于(yu)一(yi)(yi)個(ge)(ge)(ge)容量為5.24 MBits的(de)磁(ci)帶記錄器(qi)（tape recorder），稍后再傳送。所有(you)的(de)動作由一(yi)(yi)個(ge)(ge)(ge)指(zhi)令子(zi)系(xi)統控制(zhi)(zhi)，可(ke)處理(li)任何29個(ge)(ge)(ge)direct command words或3個(ge)(ge)(ge)quantitative word commands，實施中(zhong)途操縱功能。中(zhong)央處理(li)電(dian)腦及(ji)定序(xu)器(qi)（sequencer）操作已儲存(cun)的(de)時間(jian)序(xu)列指(zhi)令（time-sequence commands），以38.4kHz的(de)同步(bu)頻率做為時間(jian)參考。溫(wen)度的(de)控制(zhi)(zhi)借(jie)由使用可(ke)調整的(de)天(tian)窗、多層隔熱毯、鋁(lv)護罩及(ji)表面(mian)處理(li)達成(cheng)。

在上世紀六七十年(nian)代與蘇聯的(de)(de)太空競賽中，美(mei)國在火(huo)(huo)星(xing)(xing)探(tan)測(ce)(ce)方面(mian)取得了(le)不(bu)俗的(de)(de)成(cheng)績。在“水手3號”遭遇失敗后，1965年(nian)發射的(de)(de)“水手4號”成(cheng)功地飛(fei)掠了(le)火(huo)(huo)星(xing)(xing)，完成(cheng)了(le)人類使用航天器(qi)對(dui)火(huo)(huo)星(xing)(xing)進(jin)行(xing)(xing)的(de)(de)首次探(tan)測(ce)(ce)。所(suo)謂飛(fei)掠探(tan)測(ce)(ce)，是(shi)指(zhi)探(tan)測(ce)(ce)器(qi)飛(fei)行(xing)(xing)到(dao)距離火(huo)(huo)星(xing)(xing)較近(jin)的(de)(de)地方進(jin)行(xing)(xing)一段時間的(de)(de)探(tan)測(ce)(ce)后隨(sui)即離開。這樣的(de)(de)探(tan)測(ce)(ce)對(dui)變軌技術的(de)(de)要(yao)求(qiu)相對(dui)較低，是(shi)火(huo)(huo)星(xing)(xing)探(tan)測(ce)(ce)的(de)(de)“初級階段”。

“水(shui)手(shou)4號”傳(chuan)回了22張火星(xing)(xing)表面的照(zhao)片，使人(ren)們觀察(cha)到(dao)了大(da)小(xiao)不(bu)(bu)等的環(huan)形山等地貌。同時，“水(shui)手(shou)4號”發現火星(xing)(xing)的大(da)氣密度較低，存在電離層(ceng)，沒有較強的內稟磁場，因此也就(jiu)不(bu)(bu)存在磁層(ceng)中的輻射帶。這(zhe)些發現都與人(ren)們之前設(she)想的情況相(xiang)反。

發射

發射后，包覆水(shui)手4號的(de)保護罩(zhao)被拋棄。世界(jie)標準(zhun)時間1964年11月28日 14:27:23，Agena D/Mariner 4從Atlas D推進器(qi)分(fen)離。Agenea D的(de)第(di)一(yi)次燃燒從14:28:14至14:30:38，將太(tai)(tai)(tai)空(kong)船(chuan)推到(dao)了(le)地球停泊(bo)軌(gui)道(dao)(dao)（Earth parking orbit），第(di)二次燃燒從15:02:53至15:04:28，將太(tai)(tai)(tai)空(kong)船(chuan)投入火星轉(zhuan)移(yi)軌(gui)道(dao)(dao)（Mars transfer orbit）。水(shui)手4號于15:07:09從Agena D分(fen)離并開始巡航(hang)模(mo)式運轉(zhuan)。15:15:00，太(tai)(tai)(tai)陽能板展開，掃描平臺拉開，16分(fen)鐘之后獲捕太(tai)(tai)(tai)陽（Sun acquisition）。

在包括一(yi)次1964年12月(yue)(yue)(yue)5日(ri)的(de)(de)(de)中途操縱（midcourse maneuver）在內的(de)(de)(de)7.5個月(yue)(yue)(yue)航程后，太(tai)空船于(yu)1965年7月(yue)(yue)(yue)14日(ri)、7月(yue)(yue)(yue)15日(ri)飛(fei)越火(huo)星。7月(yue)(yue)(yue)14日(ri)15:41:49 UT啟動行星科學模(mo)式。相(xiang)機(ji)序列從7月(yue)(yue)(yue)15日(ri)00:18:36 UT（7月(yue)(yue)(yue)14日(ri)美國(guo)東(dong)海(hai)岸時間(jian)下(xia)午(wu)7:18:49）以交(jiao)替紅(hong)綠(lv)濾鏡取(qu)(qu)得(de)(de)21張照(zhao)(zhao)片(pian)及第22張照(zhao)(zhao)片(pian)的(de)(de)(de)前21行。相(xiang)片(pian)涵蓋了火(huo)星地表上(shang)斷續(xu)的(de)(de)(de)長(chang)列，從接(jie)近40°N, 170° E到(dao) 35°S, 200°E，and then across to the terminator at 50° S, 255° E，相(xiang)當于(yu)這(zhe)顆行星的(de)(de)(de)1%表面(mian)。最(zui)接(jie)近火(huo)星表面(mian)的(de)(de)(de)距(ju)離為9846公(gong)里(li)，當時為1965年7月(yue)(yue)(yue)15日(ri)01:00:57 UT (7月(yue)(yue)(yue)14日(ri)美國(guo)東(dong)海(hai)岸時間(jian)下(xia)午(wu)8:00:57)飛(fei)越期間(jian)取(qu)(qu)得(de)(de)的(de)(de)(de)照(zhao)(zhao)片(pian)儲存(cun)于(yu)太(tai)空船上(shang)的(de)(de)(de)磁(ci)帶記錄器(qi)中。02:19:11 UT，水手4號通過火(huo)星背面(mian)，無線(xian)電訊(xun)息因而消(xiao)失。訊(xun)號于(yu)03:13:04 UT太(tai)空船重新(xin)出(chu)現(xian)后，再(zai)(zai)次取(qu)(qu)得(de)(de)。再(zai)(zai)度(du)啟動巡航模(mo)式。訊(xun)號再(zai)(zai)次取(qu)(qu)得(de)(de)后約8.5小時，磁(ci)帶中的(de)(de)(de)照(zhao)(zhao)片(pian)開始傳(chuan)回地球，并且(qie)一(yi)直持續(xu)至8月(yue)(yue)(yue)3日(ri)。所(suo)有的(de)(de)(de)照(zhao)(zhao)片(pian)都傳(chuan)送兩(liang)次以確(que)保沒有資料遺失或(huo)損毀。

科學研究

任(ren)務中所有(you)(you)傳(chuan)回(hui)(hui)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)資料(liao)共計(ji)(ji)5.2 MBits。所有(you)(you)操(cao)作(zuo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)實驗都成(cheng)功，除了(le)離(li)(li)子室/蓋格計(ji)(ji)數器在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)1965年(nian)2月(yue)(yue)壞掉以及等離(li)(li)子偵測(ce)(ce)(ce)器因電阻在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)1964年(nian)12月(yue)(yue)6日壞掉而(er)(er)效(xiao)能降低。傳(chuan)回(hui)(hui)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)照(zhao)片顯(xian)示類(lei)似月(yue)(yue)球的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)隕石坑(keng)(keng)地(di)(di)貌（在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)后(hou)來(lai)(lai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)任(ren)務中發(fa)現這在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)火(huo)星(xing)(xing)(xing)上(shang)(shang)并(bing)不是典型的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)，而(er)(er)只是存(cun)在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)于水(shui)手4號(hao)(hao)拍攝到(dao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)古老地(di)(di)區）。此次任(ren)務中估計(ji)(ji)表(biao)面大(da)氣(qi)(qi)(qi)壓為4.1至(zhi)7.0毫(hao)巴（410～700帕斯卡(ka)），白天氣(qi)(qi)(qi)溫(wen)攝氏-100度(du)(du)(du)，沒(mei)有(you)(you)偵測(ce)(ce)(ce)到(dao)磁場。隕石坑(keng)(keng)與薄大(da)氣(qi)(qi)(qi)層顯(xian)示出一(yi)個相當不活躍的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)行(xing)星(xing)(xing)(xing)暴露在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)嚴峻(jun)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)太空(kong)中，使在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)火(huo)星(xing)(xing)(xing)上(shang)(shang)找尋智慧(hui)生(sheng)物的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)希(xi)望基本(ben)上(shang)(shang)破滅。火(huo)星(xing)(xing)(xing)上(shang)(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)生(sheng)命(ming)(ming)曾(ceng)經是幾世(shi)紀以來(lai)(lai)科幻(huan)小(xiao)說(shuo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)主題，但在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)水(shui)手4號(hao)(hao)任(ren)務后(hou)，一(yi)般認(ren)為如果(guo)火(huo)星(xing)(xing)(xing)上(shang)(shang)有(you)(you)生(sheng)命(ming)(ming)，它(ta)大(da)概會以更小(xiao)、更簡(jian)單的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)形式存(cun)在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)。水(shui)手4號(hao)(hao)導(dao)致了(le)科幻(huan)小(xiao)說(shuo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)改(gai)變(bian)，從(cong)原本(ben)描述有(you)(you)智慧(hui)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)外(wai)星(xing)(xing)(xing)人居住(zhu)在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)太陽(yang)系(xi)其它(ta)行(xing)星(xing)(xing)(xing)上(shang)(shang)，到(dao)后(hou)來(lai)(lai)改(gai)為描述他們居住(zhu)在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)其它(ta)恒星(xing)(xing)(xing)系(xi)統的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)行(xing)星(xing)(xing)(xing)上(shang)(shang)。太空(kong)船(chuan)成(cheng)功地(di)(di)執行(xing)了(le)所有(you)(you)規劃的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)活動，并(bing)且(qie)回(hui)(hui)傳(chuan)了(le)有(you)(you)用的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)資料(liao)從(cong)發(fa)射至(zhi)1965年(nian)10月(yue)(yue)1日，當時(shi)(shi)距(ju)離(li)(li)地(di)(di)球309.2百萬公里而(er)(er)天線方向使訊號(hao)(hao)取得暫時(shi)(shi)停止。資料(liao)獲取（Data acquisition）從(cong)1967年(nian)底回(hui)(hui)復。宇宙(zhou)塵埃偵測(ce)(ce)(ce)器在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)9月(yue)(yue)15日的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)15分鐘內記錄了(le)17次，這一(yi)場明顯(xian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)微(wei)隕石雨暫時(shi)(shi)地(di)(di)改(gai)變(bian)了(le)太空(kong)船(chuan)姿(zi)勢(shi)而(er)(er)且(qie)很有(you)(you)可能稍(shao)微(wei)損害了(le)溫(wen)度(du)(du)(du)防護罩。后(hou)來(lai)(lai)推測(ce)(ce)(ce)太空(kong)船(chuan)曾(ceng)近距(ju)離(li)(li)飛越(yue)（估計(ji)(ji)20Gm）了(le)粉碎的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)慧(hui)星(xing)(xing)(xing)或它(ta)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)殘(can)骸。12月(yue)(yue)7日，姿(zi)勢(shi)控(kong)制(zhi)系(xi)統里的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)氣(qi)(qi)(qi)體已經用完了(le)，接下來(lai)(lai)12月(yue)(yue)10日及11日發(fa)生(sheng)了(le)83次有(you)(you)記錄的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)微(wei)隕石撞擊，造成(cheng)高(gao)度(du)(du)(du)擾動及訊號(hao)(hao)強度(du)(du)(du)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)降低。1967年(nian)12月(yue)(yue)21日，與水(shui)手4號(hao)(hao)失去連(lian)絡(luo)。