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水手4號（Mariner 4）是美國發射的(de)(de)(de)一(yi)(yi)系列以(yi)(yi)飛(fei)越(yue)方式(shi)進行(xing)的(de)(de)(de)星(xing)(xing)際探險中(zhong)的(de)(de)(de)第4個火星(xing)(xing)探測器，并(bing)且(qie)(qie)是第一(yi)(yi)個成功飛(fei)越(yue)火星(xing)(xing)的(de)(de)(de)太(tai)空船。它(ta)(ta)在1964年(nian)11月28日發射。它(ta)(ta)回傳了第一(yi)(yi)張(zhang)(zhang)火星(xing)(xing)表面(mian)的(de)(de)(de)照片(pian)，并(bing)且(qie)(qie)是第一(yi)(yi)張(zhang)(zhang)從除了地球以(yi)(yi)外(wai)另外(wai)一(yi)(yi)個行(xing)星(xing)(xing)上拍的(de)(de)(de)照片(pian)。同(tong)時，這(zhe)張(zhang)(zhang)充滿了隕(yun)石坑、死(si)寂世界(jie)的(de)(de)(de)照片(pian)，震驚了科學界(jie)。

簡介

水手(shou)4號(hao)(hao)(hao)是由美(mei)(mei)國宇(yu)航局設計制造的(de)(de)第(di)2個(ge)(ge)火(huo)星探測器，它是在美(mei)(mei)國與蘇(su)聯(lian)的(de)(de)冷戰對抗時期誕生的(de)(de)產物，于1964年11月(yue)28日發射。1964年美(mei)(mei)國發射了“水手(shou)4號(hao)(hao)(hao)”火(huo)星探測器，從距離(li)火(huo)星1萬公里(li)處拍攝了21幅照片，成為(wei)人類第(di)一個(ge)(ge)成功到達火(huo)星的(de)(de)無人宇(yu)宙飛船。“水手(shou)4號(hao)(hao)(hao)”總花(hua)費(fei)約為(wei)8230萬美(mei)(mei)元(yuan)。整(zheng)個(ge)(ge)系列的(de)(de)水手(shou)號(hao)(hao)(hao)太(tai)空船（從水手(shou)1號(hao)(hao)(hao)至水手(shou)10號(hao)(hao)(hao)）的(de)(de)總研究、開(kai)發、發射及支援(yuan)花(hua)費(fei)接近5.54億美(mei)(mei)元(yuan)。

組成結構

設計

水(shui)手4號的(de)(de)設計，為(wei)執行(xing)近距離火星(xing)(xing)科學觀測，并(bing)將結果傳回(hui)地球。其它的(de)(de)任務目標，包括在火星(xing)(xing)附近執行(xing)行(xing)星(xing)(xing)際的(de)(de)地表(biao)及(ji)粒子(zi)測量，并(bing)提供(gong)行(xing)長途(tu)星(xing)(xing)際飛行(xing)的(de)(de)工(gong)程技術的(de)(de)經驗及(ji)知(zhi)識。

組成

水手4號太(tai)空船由(you)八角(jiao)(jiao)形(xing)鎂合金結構組成，對(dui)角(jiao)(jiao)線(xian)(xian)長(chang)度1270公厘(li)，高(gao)(gao)(gao)(gao)度457公厘(li)。上面(mian)有(you)四個長(chang)度為(wei)6.88米的(de)(de)太(tai)陽(yang)能(neng)面(mian)板，上方亦置有(you)一(yi)直徑1168公厘(li)的(de)(de)高(gao)(gao)(gao)(gao)增(zeng)益碟形(xing)天(tian)線(xian)(xian)（parabolic antenna）。一(yi)個低(di)增(zeng)益全向天(tian)線(xian)(xian)（omnidirectional antenna）置于高(gao)(gao)(gao)(gao)增(zeng)益天(tian)線(xian)(xian)旁的(de)(de)一(yi)2235公厘(li)高(gao)(gao)(gao)(gao)天(tian)線(xian)(xian)桿。太(tai)空船總高(gao)(gao)(gao)(gao)度為(wei)2.89米。太(tai)空船底部(bu)(bu)的(de)(de)中(zhong)間有(you)一(yi)個電(dian)視相機（television camera）置于掃描平臺（scan platform）上。八角(jiao)(jiao)形(xing)框(kuang)架里容(rong)納了(le)電(dian)子(zi)器(qi)材、纜線(xian)(xian)、中(zhong)途(tu)推進系(xi)統(tong)（midcourse propulsion system）、及姿勢控制氣體供應調(diao)節(jie)器(qi)。大部(bu)(bu)份(fen)的(de)(de)科學儀器(qi)置于框(kuang)架的(de)(de)外面(mian)。科學儀器(qi)，除了(le)電(dian)視相機之外，還有(you)磁力計、塵埃偵測器(qi)、宇宙射(she)線(xian)(xian)望遠鏡、（trapped radiation detector）、太(tai)陽(yang)等(deng)離子(zi)偵測器(qi)（solar plasma probe）及離子(zi)室(蓋格計數(shu)器(qi))。

電力

電(dian)(dian)力由四個(ge)170×90厘米的太(tai)(tai)陽能面板里的28,224個(ge)太(tai)(tai)陽能電(dian)(dian)池提(ti)供，在(zai)(zai)火星上(shang)總共可提(ti)供310瓦(wa)電(dian)(dian)力。一(yi)個(ge)可充電(dian)(dian)的1200瓦(wa)小時的銀─鋅電(dian)(dian)池也可做操縱及備份用(yong)。單(dan)元推進劑聯(lian)氨用(yong)來(lai)推進，借由裝于八角形結構的一(yi)邊上(shang)的1個(ge)4噴射(she)翼片引導控制222牛頓馬(ma)達(da)。姿勢控制由置(zhi)于太(tai)(tai)陽能板底(di)部及3個(ge)回轉儀的12個(ge)冷(leng)氨氣(qi)噴嘴提(ti)供。太(tai)(tai)陽輻射(she)壓力翼片（Solar pressure vanes）每(mei)片各有0.65平(ping)方米面積(ji)，附在(zai)(zai)太(tai)(tai)陽能板的尖端(duan)。位(wei)置(zhi)資(zi)訊由四個(ge)太(tai)(tai)陽感應(ying)器、一(yi)個(ge)地球感應(ying)器、一(yi)個(ge)火星感應(ying)器及一(yi)個(ge)船底(di)座α(老人星)提(ti)供。

通訊裝備

由(you)(you)一(yi)個(ge)(ge)(ge)(ge)雙S頻7瓦triode cavity amp/10 W TWTA 發(fa)射器及一(yi)個(ge)(ge)(ge)(ge)單接(jie)受器組成，可(ke)(ke)由(you)(you)低、高增益(yi)天(tian)線以8?或(huo)33?位(wei)元(yuan)/秒(miao)速度傳送(song)及接(jie)收(shou)資料。資料也可(ke)(ke)儲(chu)存于一(yi)個(ge)(ge)(ge)(ge)容(rong)量為(wei)5.24 MBits的(de)(de)(de)磁帶(dai)記錄器（tape recorder），稍后(hou)再傳送(song)。所有的(de)(de)(de)動作由(you)(you)一(yi)個(ge)(ge)(ge)(ge)指令(ling)(ling)子(zi)系(xi)統(tong)控制(zhi)，可(ke)(ke)處理任何(he)29個(ge)(ge)(ge)(ge)direct command words或(huo)3個(ge)(ge)(ge)(ge)quantitative word commands，實施中途操縱功能。中央處理電腦(nao)及定序器（sequencer）操作已儲(chu)存的(de)(de)(de)時間(jian)序列指令(ling)(ling)（time-sequence commands），以38.4kHz的(de)(de)(de)同步頻率做(zuo)為(wei)時間(jian)參考。溫度的(de)(de)(de)控制(zhi)借由(you)(you)使用可(ke)(ke)調整的(de)(de)(de)天(tian)窗、多層隔熱毯、鋁護罩及表面(mian)處理達成。

在上世(shi)紀六七十(shi)年代(dai)與蘇聯的(de)(de)(de)(de)太空競賽中，美國在火星探(tan)(tan)測方面取得了不俗的(de)(de)(de)(de)成(cheng)(cheng)(cheng)績。在“水手3號”遭遇失(shi)敗后，1965年發射的(de)(de)(de)(de)“水手4號”成(cheng)(cheng)(cheng)功(gong)地飛(fei)掠了火星，完成(cheng)(cheng)(cheng)了人類(lei)使用航天(tian)器對(dui)火星進(jin)行(xing)的(de)(de)(de)(de)首次探(tan)(tan)測。所謂飛(fei)掠探(tan)(tan)測，是指探(tan)(tan)測器飛(fei)行(xing)到距(ju)離(li)火星較近的(de)(de)(de)(de)地方進(jin)行(xing)一(yi)段(duan)時間(jian)的(de)(de)(de)(de)探(tan)(tan)測后隨(sui)即(ji)離(li)開(kai)。這(zhe)樣的(de)(de)(de)(de)探(tan)(tan)測對(dui)變軌技術的(de)(de)(de)(de)要(yao)求相對(dui)較低，是火星探(tan)(tan)測的(de)(de)(de)(de)“初級階段(duan)”。

“水(shui)手4號”傳(chuan)回了22張火(huo)星(xing)表面的(de)(de)照片，使人們(men)觀察到了大(da)(da)小不(bu)等(deng)的(de)(de)環(huan)形山等(deng)地貌(mao)。同時，“水(shui)手4號”發現火(huo)星(xing)的(de)(de)大(da)(da)氣密度較低(di)，存在電離(li)層，沒有(you)較強的(de)(de)內稟磁場，因此也(ye)就不(bu)存在磁層中的(de)(de)輻射帶(dai)。這些發現都與人們(men)之前設想的(de)(de)情況相反。

發射

發射(she)后(hou)，包覆水(shui)手4號(hao)的保護罩(zhao)被拋棄。世界(jie)標準時間1964年11月28日 14:27:23，Agena D/Mariner 4從(cong)Atlas D推進器分(fen)離(li)。Agenea D的第(di)一次(ci)燃燒(shao)從(cong)14:28:14至14:30:38，將太空(kong)船推到了(le)地(di)球停(ting)泊軌道(dao)(dao)（Earth parking orbit），第(di)二(er)次(ci)燃燒(shao)從(cong)15:02:53至15:04:28，將太空(kong)船投入火星轉移軌道(dao)(dao)（Mars transfer orbit）。水(shui)手4號(hao)于15:07:09從(cong)Agena D分(fen)離(li)并開(kai)始巡(xun)航模(mo)式運轉。15:15:00，太陽能板展開(kai)，掃描平臺拉開(kai)，16分(fen)鐘(zhong)之后(hou)獲捕太陽（Sun acquisition）。

在(zai)包(bao)括一次1964年(nian)12月(yue)(yue)5日(ri)的(de)中(zhong)途(tu)操縱（midcourse maneuver）在(zai)內的(de)7.5個月(yue)(yue)航(hang)程(cheng)后(hou)，太(tai)空船于1965年(nian)7月(yue)(yue)14日(ri)、7月(yue)(yue)15日(ri)飛越火(huo)(huo)星(xing)。7月(yue)(yue)14日(ri)15:41:49 UT啟動(dong)行星(xing)科學(xue)模式(shi)。相(xiang)機序列從(cong)(cong)7月(yue)(yue)15日(ri)00:18:36 UT（7月(yue)(yue)14日(ri)美國(guo)東(dong)海(hai)岸時(shi)間(jian)下午7:18:49）以(yi)交(jiao)替紅綠濾鏡取(qu)得21張(zhang)(zhang)照(zhao)片(pian)(pian)及第22張(zhang)(zhang)照(zhao)片(pian)(pian)的(de)前21行。相(xiang)片(pian)(pian)涵蓋了火(huo)(huo)星(xing)地表上(shang)斷續的(de)長列，從(cong)(cong)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)當于這顆行星(xing)的(de)1%表面。最接(jie)近火(huo)(huo)星(xing)表面的(de)距(ju)離為9846公(gong)里，當時(shi)為1965年(nian)7月(yue)(yue)15日(ri)01:00:57 UT (7月(yue)(yue)14日(ri)美國(guo)東(dong)海(hai)岸時(shi)間(jian)下午8:00:57)飛越期間(jian)取(qu)得的(de)照(zhao)片(pian)(pian)儲存于太(tai)空船上(shang)的(de)磁帶記錄器中(zhong)。02:19:11 UT，水手4號通過火(huo)(huo)星(xing)背(bei)面，無線電訊(xun)息因而消(xiao)失。訊(xun)號于03:13:04 UT太(tai)空船重新出(chu)現后(hou)，再次取(qu)得。再度啟動(dong)巡航(hang)模式(shi)。訊(xun)號再次取(qu)得后(hou)約8.5小時(shi)，磁帶中(zhong)的(de)照(zhao)片(pian)(pian)開始傳回地球(qiu)，并(bing)且一直持續至(zhi)8月(yue)(yue)3日(ri)。所有的(de)照(zhao)片(pian)(pian)都傳送兩次以(yi)確保沒有資料遺失或損毀。

科學研究

任(ren)務(wu)中(zhong)所有(you)(you)傳回的(de)(de)(de)(de)(de)(de)資(zi)料(liao)共(gong)計5.2 MBits。所有(you)(you)操(cao)作的(de)(de)(de)(de)(de)(de)實(shi)驗都(dou)成功，除了(le)(le)(le)離(li)(li)子室/蓋格計數器(qi)在(zai)(zai)(zai)1965年(nian)2月(yue)(yue)壞掉以及(ji)等離(li)(li)子偵測(ce)器(qi)因電阻在(zai)(zai)(zai)1964年(nian)12月(yue)(yue)6日(ri)(ri)(ri)壞掉而(er)效(xiao)能降(jiang)低。傳回的(de)(de)(de)(de)(de)(de)照片顯(xian)(xian)示類(lei)似月(yue)(yue)球(qiu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)隕石坑地貌（在(zai)(zai)(zai)后(hou)來的(de)(de)(de)(de)(de)(de)任(ren)務(wu)中(zhong)發現這(zhe)在(zai)(zai)(zai)火(huo)(huo)(huo)星(xing)上(shang)并(bing)不(bu)是(shi)典型的(de)(de)(de)(de)(de)(de)，而(er)只是(shi)存(cun)在(zai)(zai)(zai)于水手4號(hao)(hao)拍(pai)攝到(dao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)古老地區）。此次(ci)任(ren)務(wu)中(zhong)估計表面(mian)大氣壓為(wei)4.1至(zhi)7.0毫巴（410～700帕斯卡(ka)），白天氣溫(wen)攝氏(shi)-100度(du)，沒有(you)(you)偵測(ce)到(dao)磁場。隕石坑與薄大氣層顯(xian)(xian)示出(chu)一(yi)(yi)個相(xiang)當不(bu)活躍(yue)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)行(xing)星(xing)暴露在(zai)(zai)(zai)嚴(yan)峻的(de)(de)(de)(de)(de)(de)太空(kong)(kong)中(zhong)，使(shi)在(zai)(zai)(zai)火(huo)(huo)(huo)星(xing)上(shang)找(zhao)尋智(zhi)慧生物(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)希望基(ji)本(ben)上(shang)破滅。火(huo)(huo)(huo)星(xing)上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)生命曾經是(shi)幾世紀以來科幻(huan)小(xiao)說(shuo)(shuo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)主題，但在(zai)(zai)(zai)水手4號(hao)(hao)任(ren)務(wu)后(hou)，一(yi)(yi)般認為(wei)如果火(huo)(huo)(huo)星(xing)上(shang)有(you)(you)生命，它大概會以更(geng)小(xiao)、更(geng)簡單的(de)(de)(de)(de)(de)(de)形(xing)式存(cun)在(zai)(zai)(zai)。水手4號(hao)(hao)導致了(le)(le)(le)科幻(huan)小(xiao)說(shuo)(shuo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)改(gai)變(bian)，從原本(ben)描述(shu)有(you)(you)智(zhi)慧的(de)(de)(de)(de)(de)(de)外星(xing)人居住(zhu)在(zai)(zai)(zai)太陽系其它行(xing)星(xing)上(shang)，到(dao)后(hou)來改(gai)為(wei)描述(shu)他們居住(zhu)在(zai)(zai)(zai)其它恒星(xing)系統的(de)(de)(de)(de)(de)(de)行(xing)星(xing)上(shang)。太空(kong)(kong)船(chuan)(chuan)成功地執行(xing)了(le)(le)(le)所有(you)(you)規劃的(de)(de)(de)(de)(de)(de)活動，并(bing)且(qie)回傳了(le)(le)(le)有(you)(you)用的(de)(de)(de)(de)(de)(de)資(zi)料(liao)從發射至(zhi)1965年(nian)10月(yue)(yue)1日(ri)(ri)(ri)，當時距離(li)(li)地球(qiu)309.2百萬(wan)公里(li)而(er)天線方向使(shi)訊號(hao)(hao)取得暫(zan)時停(ting)止。資(zi)料(liao)獲取（Data acquisition）從1967年(nian)底回復。宇宙塵(chen)埃偵測(ce)器(qi)在(zai)(zai)(zai)9月(yue)(yue)15日(ri)(ri)(ri)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)15分(fen)鐘(zhong)內記錄了(le)(le)(le)17次(ci)，這(zhe)一(yi)(yi)場明顯(xian)(xian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)微(wei)隕石雨暫(zan)時地改(gai)變(bian)了(le)(le)(le)太空(kong)(kong)船(chuan)(chuan)姿勢(shi)而(er)且(qie)很有(you)(you)可(ke)能稍微(wei)損害了(le)(le)(le)溫(wen)度(du)防護罩。后(hou)來推測(ce)太空(kong)(kong)船(chuan)(chuan)曾近距離(li)(li)飛越（估計20Gm）了(le)(le)(le)粉碎的(de)(de)(de)(de)(de)(de)慧星(xing)或它的(de)(de)(de)(de)(de)(de)殘骸。12月(yue)(yue)7日(ri)(ri)(ri)，姿勢(shi)控制系統里(li)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)氣體已(yi)經用完了(le)(le)(le)，接下(xia)來12月(yue)(yue)10日(ri)(ri)(ri)及(ji)11日(ri)(ri)(ri)發生了(le)(le)(le)83次(ci)有(you)(you)記錄的(de)(de)(de)(de)(de)(de)微(wei)隕石撞擊，造成高(gao)度(du)擾動及(ji)訊號(hao)(hao)強度(du)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)降(jiang)低。1967年(nian)12月(yue)(yue)21日(ri)(ri)(ri)，與水手4號(hao)(hao)失(shi)去連絡。