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水手4号 (Mariner 4) 是一系列以飞越方式进行的行星际探险中的第四个，并且是第一个成功飞越火星的太空船。它回传了第一张火星表面的照片，并且是第一张从地球以外另外一个行星上拍的照片。同时，这张充满了陨石坑、死寂世界的照片，震惊了科学界。

水手4号的设计，为执行近距离火星科学观测，并将结果传回地球。其它的任务目标，包括在火星附近执行行星际的地表及粒子测量，并提供进行长途星际飞行的工程技术的经验及知识。

太空船本体及子系统

水手4号太空船由八角形镁合金结构组成，对角线长度1270毫米，高度457毫米。上面有四个长度为6.88米的太阳能面板，包括在期末端伸展的太阳压力翼片。上方亦置有一直径1168毫米的高增益碟形天线 抛物面天线)。一个低增益全向天线(omnidirectional antenna)置于高增益天线旁的一2235毫米高天线杆。太空船总高度为2.89米。太空船底部的中间有一个电视相机（television camera）置于扫描平台（scan platform）上。八角形框架里容纳了电子器材、缆线、中途推进系统（midcourse propulsion system）、及姿势控制气体供应调节器。大部分的科学仪器置于框架的外面。科学仪器，除了电视相机之外，还有磁力计、尘埃侦测器、宇宙射线望远镜、（trapped radiation detector）、太阳等离子侦测器（solar plasma probe）及离子室（盖格计数器）。

电力由四个176 x 90公分的太阳能面板里的28,224个太阳能电池提供，在火星上总共可提供310瓦电力。一个可充电的1200瓦小时的银─锌电池也可做操纵及备份用。单元推进剂联氨用来推进，借由装于八角形结构的一边上的1个4喷射翼片引导控制222牛顿马达 。姿势控制由置于太阳能板底部及3个回转仪的12个冷氨气喷嘴提供。太阳辐射压力翼片（ Solar pressure vanes）每片各有0.65平方米面积，附在太阳能板的尖端。位置资讯由四个太阳感应器、一个地球感应器、一个火星感应器及一个船底座α(老人星)感测器提供。

通讯装备由一个双S频7瓦triode cavity amp/10 W TWTA 发射器及一个单接受器组成，可由低、高增益天线以8⅓ 或33⅓ 位元/秒速度传送及接收资料。资料也可储存于一个容量为5.24 MBits的磁带记录器（tape recorder），稍后再传送。所有的动作由一个指令子系统控制，可处理任何29个direct command words或三个quantitative word commands，实施中途操纵功能。中央处理电脑及定序器（sequencer）操作已储存的时间序列指令（time-sequence commands），以38.4kHz的同步频率做为时间参考。温度的控制借由使用可调整的天窗、多层隔热毯、铝护罩及表面处理达成。

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