水(shui)手4號（Mariner 4）是(shi)(shi)美國發射的(de)一系列(lie)以(yi)(yi)飛(fei)(fei)越(yue)方式進行的(de)星(xing)(xing)際探險(xian)中的(de)第(di)4個火星(xing)(xing)探測器，并(bing)且是(shi)(shi)第(di)一個成功飛(fei)(fei)越(yue)火星(xing)(xing)的(de)太空船(chuan)。它在1964年11月(yue)28日發射。它回傳了第(di)一張(zhang)火星(xing)(xing)表面的(de)照(zhao)片(pian)，并(bing)且是(shi)(shi)第(di)一張(zhang)從除了地球以(yi)(yi)外另外一個行星(xing)(xing)上拍的(de)照(zhao)片(pian)。同時，這(zhe)張(zhang)充滿了隕石坑、死寂(ji)世(shi)界(jie)的(de)照(zhao)片(pian)，震驚了科學界(jie)。
水(shui)(shui)手(shou)4號是由(you)美(mei)國宇航(hang)局設計(ji)制造(zao)的(de)第(di)2個(ge)火(huo)(huo)(huo)星(xing)(xing)探測器(qi)，它是在美(mei)國與(yu)蘇聯的(de)冷戰對抗(kang)時(shi)期(qi)誕生的(de)產(chan)物，于1964年11月28日(ri)發射(she)。1964年美(mei)國發射(she)了(le)“水(shui)(shui)手(shou)4號”火(huo)(huo)(huo)星(xing)(xing)探測器(qi)，從(cong)距離(li)火(huo)(huo)(huo)星(xing)(xing)1萬公(gong)里處拍攝了(le)21幅照片，成(cheng)為(wei)人(ren)類(lei)第(di)一(yi)個(ge)成(cheng)功到達火(huo)(huo)(huo)星(xing)(xing)的(de)無人(ren)宇宙(zhou)飛船(chuan)。“水(shui)(shui)手(shou)4號”總花費(fei)約為(wei)8230萬美(mei)元。整個(ge)系列的(de)水(shui)(shui)手(shou)號太空(kong)船(chuan)（從(cong)水(shui)(shui)手(shou)1號至水(shui)(shui)手(shou)10號）的(de)總研(yan)究、開發、發射(she)及支援花費(fei)接(jie)近5.54億美(mei)元。
水手4號的(de)(de)(de)設(she)計，為執行近距離火(huo)星科學觀測，并(bing)將結果傳回(hui)地球。其它的(de)(de)(de)任(ren)務目(mu)標，包(bao)括(kuo)在(zai)火(huo)星附(fu)近執行行星際的(de)(de)(de)地表及粒(li)子測量，并(bing)提供行長途星際飛行的(de)(de)(de)工程技術(shu)的(de)(de)(de)經驗及知識(shi)。
水(shui)手(shou)4號太(tai)空船(chuan)由八角(jiao)形鎂合金(jin)結(jie)構組成，對角(jiao)線(xian)長度(du)(du)1270公(gong)厘(li)，高度(du)(du)457公(gong)厘(li)。上面(mian)有四個長度(du)(du)為6.88米(mi)的(de)太(tai)陽(yang)能面(mian)板(ban)，上方(fang)亦置有一(yi)直徑1168公(gong)厘(li)的(de)高增益(yi)(yi)碟形天(tian)(tian)線(xian)（parabolic antenna）。一(yi)個低(di)增益(yi)(yi)全向天(tian)(tian)線(xian)（omnidirectional antenna）置于高增益(yi)(yi)天(tian)(tian)線(xian)旁的(de)一(yi)2235公(gong)厘(li)高天(tian)(tian)線(xian)桿(gan)。太(tai)空船(chuan)總(zong)高度(du)(du)為2.89米(mi)。太(tai)空船(chuan)底部的(de)中(zhong)間有一(yi)個電(dian)視相機（television camera）置于掃描平臺（scan platform）上。八角(jiao)形框架里(li)容納了電(dian)子器(qi)材、纜線(xian)、中(zhong)途(tu)推進系統（midcourse propulsion system）、及(ji)(ji)姿勢控制氣體供應調節器(qi)。大部份的(de)科學儀(yi)器(qi)置于框架的(de)外(wai)面(mian)。科學儀(yi)器(qi)，除了電(dian)視相機之外(wai)，還有磁力計、塵(chen)埃偵測器(qi)、宇宙(zhou)射(she)線(xian)望遠鏡、（trapped radiation detector）、太(tai)陽(yang)等離(li)子偵測器(qi)（solar plasma probe）及(ji)(ji)離(li)子室(蓋格計數(shu)器(qi))。
電(dian)力(li)由(you)(you)四(si)個(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)170×90厘米的(de)太陽(yang)能面(mian)板里的(de)28,224個(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)太陽(yang)能電(dian)池(chi)(chi)提供，在(zai)火星(xing)上總共可(ke)提供310瓦(wa)電(dian)力(li)。一(yi)(yi)個(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)可(ke)充電(dian)的(de)1200瓦(wa)小(xiao)時(shi)的(de)銀─鋅電(dian)池(chi)(chi)也(ye)可(ke)做(zuo)操縱及(ji)備份用(yong)。單元(yuan)推(tui)進劑聯氨用(yong)來(lai)推(tui)進，借由(you)(you)裝于八(ba)角形結構的(de)一(yi)(yi)邊上的(de)1個(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)4噴射翼片(pian)引(yin)導控制(zhi)222牛頓馬達。姿(zi)勢(shi)控制(zhi)由(you)(you)置于太陽(yang)能板底部及(ji)3個(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)回轉儀(yi)的(de)12個(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)冷(leng)氨氣噴嘴(zui)提供。太陽(yang)輻(fu)射壓力(li)翼片(pian)（Solar pressure vanes）每片(pian)各有(you)0.65平方米面(mian)積(ji)，附在(zai)太陽(yang)能板的(de)尖端。位置資訊由(you)(you)四(si)個(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)太陽(yang)感(gan)應(ying)器(qi)、一(yi)(yi)個(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)地(di)球感(gan)應(ying)器(qi)、一(yi)(yi)個(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)火星(xing)感(gan)應(ying)器(qi)及(ji)一(yi)(yi)個(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)船底座α(老(lao)人星(xing))提供。
由一個(ge)雙S頻7瓦triode cavity amp/10 W TWTA 發射器及一個(ge)單接(jie)受器組成，可由低、高(gao)增益天(tian)(tian)線以8?或33?位元/秒速(su)度(du)(du)傳(chuan)送及接(jie)收資(zi)料。資(zi)料也可儲存(cun)于一個(ge)容量為5.24 MBits的(de)(de)(de)磁帶記錄器（tape recorder），稍后再傳(chuan)送。所有的(de)(de)(de)動作由一個(ge)指令子(zi)系統控制，可處理(li)任(ren)何(he)29個(ge)direct command words或3個(ge)quantitative word commands，實(shi)施中途操(cao)縱功能。中央處理(li)電腦及定(ding)序器（sequencer）操(cao)作已儲存(cun)的(de)(de)(de)時間序列(lie)指令（time-sequence commands），以38.4kHz的(de)(de)(de)同步頻率做為時間參考。溫度(du)(du)的(de)(de)(de)控制借(jie)由使(shi)用(yong)可調整的(de)(de)(de)天(tian)(tian)窗、多層隔熱毯、鋁護(hu)罩及表面處理(li)達成。
在(zai)上世紀六七十年(nian)代與蘇(su)聯的太(tai)空競賽中，美(mei)國(guo)在(zai)火(huo)星(xing)探(tan)(tan)(tan)測(ce)方面取得了(le)不(bu)俗的成(cheng)績。在(zai)“水手3號(hao)”遭遇(yu)失(shi)敗后，1965年(nian)發射的“水手4號(hao)”成(cheng)功地飛(fei)掠了(le)火(huo)星(xing)，完成(cheng)了(le)人類(lei)使用航天器對(dui)火(huo)星(xing)進(jin)行(xing)的首(shou)次探(tan)(tan)(tan)測(ce)。所謂飛(fei)掠探(tan)(tan)(tan)測(ce)，是指探(tan)(tan)(tan)測(ce)器飛(fei)行(xing)到(dao)距離火(huo)星(xing)較近的地方進(jin)行(xing)一段(duan)(duan)時間的探(tan)(tan)(tan)測(ce)后隨即(ji)離開。這(zhe)樣(yang)的探(tan)(tan)(tan)測(ce)對(dui)變軌技術的要(yao)求相(xiang)對(dui)較低，是火(huo)星(xing)探(tan)(tan)(tan)測(ce)的“初級(ji)階段(duan)(duan)”。
“水手4號”傳回了22張火星表面的(de)(de)(de)照片，使(shi)人們(men)觀察到了大小不等的(de)(de)(de)環形(xing)山等地貌。同時，“水手4號”發現火星的(de)(de)(de)大氣(qi)密度較低，存在(zai)電離層，沒有較強的(de)(de)(de)內(nei)稟磁場，因此也就不存在(zai)磁層中的(de)(de)(de)輻射帶。這(zhe)些發現都與人們(men)之前設想的(de)(de)(de)情況相反。
發(fa)射(she)后(hou)(hou)，包覆水(shui)手4號的保(bao)護(hu)罩被拋棄。世界標準(zhun)時間(jian)1964年(nian)11月28日 14:27:23，Agena D/Mariner 4從Atlas D推進(jin)器分離。Agenea D的第一次(ci)燃燒從14:28:14至(zhi)14:30:38，將太空船推到了地球停泊(bo)軌道（Earth parking orbit），第二次(ci)燃燒從15:02:53至(zhi)15:04:28，將太空船投入火星轉移軌道（Mars transfer orbit）。水(shui)手4號于15:07:09從Agena D分離并開始巡航模(mo)式運(yun)轉。15:15:00，太陽能板展(zhan)開，掃描平臺拉開，16分鐘之后(hou)(hou)獲(huo)捕太陽（Sun acquisition）。
在包括一(yi)次1964年12月(yue)(yue)(yue)5日的中(zhong)途操縱(zong)（midcourse maneuver）在內的7.5個月(yue)(yue)(yue)航(hang)程后，太空(kong)船(chuan)于(yu)1965年7月(yue)(yue)(yue)14日、7月(yue)(yue)(yue)15日飛越(yue)火(huo)星(xing)。7月(yue)(yue)(yue)14日15:41:49 UT啟(qi)動(dong)行(xing)星(xing)科學模式(shi)。相(xiang)機序列從7月(yue)(yue)(yue)15日00:18:36 UT（7月(yue)(yue)(yue)14日美(mei)國東海岸時間(jian)下(xia)(xia)午(wu)7:18:49）以(yi)(yi)交(jiao)替紅(hong)綠濾鏡取得(de)(de)21張(zhang)照(zhao)片及第22張(zhang)照(zhao)片的前21行(xing)。相(xiang)片涵蓋了火(huo)星(xing)地表上斷續的長列，從接(jie)近40°N, 170° E到 35°S, 200°E，and then across to the terminator at 50° S, 255° E，相(xiang)當于(yu)這(zhe)顆行(xing)星(xing)的1%表面。最接(jie)近火(huo)星(xing)表面的距離為(wei)9846公里，當時為(wei)1965年7月(yue)(yue)(yue)15日01:00:57 UT (7月(yue)(yue)(yue)14日美(mei)國東海岸時間(jian)下(xia)(xia)午(wu)8:00:57)飛越(yue)期(qi)間(jian)取得(de)(de)的照(zhao)片儲存于(yu)太空(kong)船(chuan)上的磁(ci)帶記錄(lu)器(qi)中(zhong)。02:19:11 UT，水手4號(hao)通過(guo)火(huo)星(xing)背面，無(wu)線(xian)電(dian)訊息因而消(xiao)失(shi)。訊號(hao)于(yu)03:13:04 UT太空(kong)船(chuan)重新(xin)出(chu)現(xian)后，再次取得(de)(de)。再度啟(qi)動(dong)巡航(hang)模式(shi)。訊號(hao)再次取得(de)(de)后約(yue)8.5小時，磁(ci)帶中(zhong)的照(zhao)片開(kai)始傳(chuan)回(hui)地球，并(bing)且一(yi)直持續至8月(yue)(yue)(yue)3日。所有(you)的照(zhao)片都傳(chuan)送兩次以(yi)(yi)確保沒有(you)資(zi)料遺(yi)失(shi)或損毀(hui)。
任(ren)(ren)務(wu)(wu)中(zhong)所有(you)(you)傳(chuan)回(hui)(hui)的(de)資料(liao)(liao)共計(ji)5.2 MBits。所有(you)(you)操(cao)作的(de)實驗都成功，除了(le)(le)離(li)(li)子室/蓋格計(ji)數器(qi)在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)1965年(nian)(nian)(nian)2月(yue)(yue)(yue)壞(huai)(huai)掉(diao)以及等(deng)離(li)(li)子偵(zhen)測(ce)器(qi)因電阻在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)1964年(nian)(nian)(nian)12月(yue)(yue)(yue)6日(ri)壞(huai)(huai)掉(diao)而效能降(jiang)低(di)。傳(chuan)回(hui)(hui)的(de)照片顯(xian)示類似月(yue)(yue)(yue)球(qiu)的(de)隕(yun)石(shi)坑地貌（在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)后來(lai)的(de)任(ren)(ren)務(wu)(wu)中(zhong)發(fa)現這在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)火星(xing)上(shang)并不(bu)是典型的(de)，而只是存在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)于(yu)水手(shou)(shou)4號(hao)拍攝到的(de)古老地區(qu)）。此次(ci)任(ren)(ren)務(wu)(wu)中(zhong)估計(ji)表面(mian)大氣(qi)壓為4.1至7.0毫巴（410～700帕斯卡），白天氣(qi)溫(wen)攝氏-100度，沒有(you)(you)偵(zhen)測(ce)到磁場(chang)。隕(yun)石(shi)坑與薄大氣(qi)層顯(xian)示出一個相當(dang)不(bu)活躍的(de)行(xing)星(xing)暴露在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)嚴峻(jun)的(de)太空中(zhong)，使在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)火星(xing)上(shang)找(zhao)尋智(zhi)慧生物(wu)的(de)希望(wang)基(ji)本(ben)上(shang)破滅。火星(xing)上(shang)的(de)生命曾經是幾世紀以來(lai)科(ke)幻(huan)小說的(de)主題，但(dan)在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)水手(shou)(shou)4號(hao)任(ren)(ren)務(wu)(wu)后，一般認為如(ru)果火星(xing)上(shang)有(you)(you)生命，它大概會以更小、更簡單的(de)形式存在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)。水手(shou)(shou)4號(hao)導致了(le)(le)科(ke)幻(huan)小說的(de)改變(bian)，從原本(ben)描(miao)(miao)述有(you)(you)智(zhi)慧的(de)外星(xing)人居住在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)太陽(yang)系其(qi)它行(xing)星(xing)上(shang)，到后來(lai)改為描(miao)(miao)述他們居住在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)其(qi)它恒星(xing)系統的(de)行(xing)星(xing)上(shang)。太空船成功地執行(xing)了(le)(le)所有(you)(you)規劃的(de)活動，并且回(hui)(hui)傳(chuan)了(le)(le)有(you)(you)用(yong)的(de)資料(liao)(liao)從發(fa)射至1965年(nian)(nian)(nian)10月(yue)(yue)(yue)1日(ri)，當(dang)時(shi)距離(li)(li)地球(qiu)309.2百萬公里而天線方向使訊(xun)號(hao)取得暫時(shi)停止。資料(liao)(liao)獲取（Data acquisition）從1967年(nian)(nian)(nian)底回(hui)(hui)復(fu)。宇宙塵埃偵(zhen)測(ce)器(qi)在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)9月(yue)(yue)(yue)15日(ri)的(de)15分鐘(zhong)內記錄(lu)了(le)(le)17次(ci)，這一場(chang)明顯(xian)的(de)微隕(yun)石(shi)雨暫時(shi)地改變(bian)了(le)(le)太空船姿勢而且很有(you)(you)可能稍微損害了(le)(le)溫(wen)度防護(hu)罩。后來(lai)推測(ce)太空船曾近距離(li)(li)飛越（估計(ji)20Gm）了(le)(le)粉碎(sui)的(de)慧星(xing)或它的(de)殘(can)骸。12月(yue)(yue)(yue)7日(ri)，姿勢控制系統里的(de)氣(qi)體已經用(yong)完(wan)了(le)(le)，接下來(lai)12月(yue)(yue)(yue)10日(ri)及11日(ri)發(fa)生了(le)(le)83次(ci)有(you)(you)記錄(lu)的(de)微隕(yun)石(shi)撞擊，造成高度擾動及訊(xun)號(hao)強度的(de)降(jiang)低(di)。1967年(nian)(nian)(nian)12月(yue)(yue)(yue)21日(ri)，與水手(shou)(shou)4號(hao)失去連絡(luo)。
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