Μάρινερ 4

Το Μάρινερ 4 (αγγλ. Mariner, ναυτικός), γνωστός και ως Μάρινερ-Άρης 1964 (αγγλ. Mariner-Mars 1964), ήταν το τέταρτο διαστημικό σκάφος του προγράμματος Μάρινερ που χρησιμοποιήθηκε για την εξερεύνηση του πλανητικού συστήματος και εκτέλεσε πρώτο επιτυχή προσέγγιση του πλανήτη Άρη), στέλνοντας τις πρώτες εικόνες της επιφάνειας  του Άρη. 
Για πρώτη φορά εικόνες ενός άλλου πλανήτη διαβιβάζονταν από το βαθύ διάστημα στην γη, αποκαλύπτοντας   έναν φαινομενικά νεκρό κόσμο γεμάτο κρατήρες. 
Ο Μάρινερ 4 είχε ως σκοπό να διευθύνει τις επιστημονικές παρατηρήσεις κινηματογραφήσεων σε πρώτο πλάνο τον Άρη και να διαβιβάσει αυτές τις εικόνες στη γη. 
Άλλοι στόχοι της αποστολής ήταν η καταμέτρηση πεδίων, η ανίχνευση ιόντων στο διαπλανητικό διάστημα κοντά στον Άρη και η εξάσκηση και η εκμάθηση των ικανοτήτων εφαρμοσμένης μηχανικής για τις διαπλανητικές πτήσεις μακροχρόνιας διάρκειας.

Περιγραφή του σκάφους 
Το σκάφος Μάρινερ 8 είχε γεωμετρική μορφή οκτάγωνου. Το κέλυφος, ύψους 45,7 εκ. και διαμέτρου 127 εκ. ήταν κατασκευασμένο από μαγνήσιο με τέσσερα ηλιακά πάνελ, διαστάσεων 176 x 90 cm το καθένα, να επεκτείνονται από την κορυφή του πλαισίου προς τα έξω. Από την μια άκρη του ενός πάνελ μέχρι την άλλη άκρη του αντικρινού πάνελ ήταν 6,89 μέτρα. Επίσης τοποθετήθηκαν στην κορυφή του πλαισίου δύο δεξαμενές προώθησης, η μηχανή ελιγμού, ένας ιστός κεραίας χαμηλού κέρδους μήκους 1,44 μέτρων και μια παραβολική κεραία υψηλού κέρδους. Μια πλατφόρμα ανίχνευσης με τα επιστημονικά όργανα τοποθετήθηκε στο κατώτατο σημείο του πλαισίου. Τα επιστημονικά όργανα περιελάμβαναν
 TV camera
 a magnetometer
 dust detector
 cosmic ray telescope
 trapped radiation detector
 solar plasma probe
 and ionization chamber/Geiger counter. 

Τα ηλιακά πανό με 28.224 ηλιακά φωτοκύτταρα παρήγαγαν το ηλεκτρικό ρεύμα ισχύος 310 W για την τροφοδότηση του σκάφους στον Άρη. Μια επαναφορτιζόμενη μπαταρία αργύρου-ψευδάργυρου χωρητικότητας 1.200 Wh χρησιμοποιήθηκε επίσης για τους ελιγμούς και εφεδρική τροφοδοσία. 
Για καύσιμο χρησιμοποιήθηκε υδραζίνη, ενώ μια μηχανή προώθησης από δώδεκα μικρούς πυραύλους πεπιεσμένου αζώτου είχε ισχύ 222 Ν για διορθωτικούς ελιγμούς.

Το διαστημικό σκάφος για να μπορεί να ελέγχει την τροχιά του ήταν εξοπλισμένο με πλοηγητικά όργανα. Έναν ιχνηλάτη του αστέρα Κάνωπου, έναν ιχνηλάτη του πλανήτη γη, έναν ιχνηλάτη του πλανήτη Άρη καθώς και τέσσερις αισθητήρων για την ανίχνευση της θέσης του ήλιου.

Επιστημονικός εξοπλισμός 
 Mars TV Camera
 Helium Magnetometer 
 Cosmic-Ray Telescope
 Occultation
 Celestial Mechanics

Περιγραφή της αποστολής

Εκτόξευση 
Ο Μάρινερ 4 εκτοξεύτηκε από την εξέδρα LC-12 της βάσης της Πολεμικής Αεροπορίας στο ακρωτήριο Κανάβεραλ. Μετά από την έναρξη προστατευτικό κάλυμμα του Μάρινερ 4 ρίχτηκε στη θάλασσα και η βαθμίδα Atlas D απομονώθηκε από τον υπόλοιπο πύραυλο με το διαστημόπλοιο στις 14:27:23 UTC της 28 Νοεμβρίου 1964. 
Ο πύραυλος Agena D συνέχισε την προώθηση από τις 14:28:14 μέχρι τις 14:30:38 και έστειλε το διαστημικό σκάφος σε γήινη τροχιά στάθμευσης, ενώ με μια δεύτερη προώθηση από τις 15:02:53 μέχρι τις 15:04:28 εκτόξευσε στην τροχιά μεταφοράς με προορισμό τον Άρη. Ο Μάρινερ 4 αποκόπηκε από το Agena D στις 15:07:09 και άρχισε να πλέει μόνος του για τον Άρη. Τα ηλιακά πανό ξεδίπλωσαν,  η πλατφόρμα ανίχνευσης ανοίχτηκε στις 15:15:00 και οι ακτίνες του ήλιου άρχισαν την επίδρασή τους 16 λεπτά αργότερα.

Προσέγγιση του Άρη 
Μετά από 7,5 μήνες πτήσης συμπεριλαμβανομένου του ελιγμού στο ενδιάμεσο της τροχιάς στις 5 Δεκεμβρίου 1964, το διαστημικό σκάφος προσέγγισε τον Άρη στις 14 Ιουλίου και 15 Ιουλίου 1965. Το επιστημονικό μέρος της πτήσης άρχισε στις 15:41:49 UT στις 14 Ιουλίου. 
Η φωτογράφιση ξεκίνησε στις 00:18:36 UT στις 15 Ιουλίου με τις πρώτες 21 εικόνες που χρησιμοποιούν εναλλασσόμενα κόκκινο και πράσινο φίλτρο φωτός, συν μιας 22ης εικόνας, που έμεινε ημιτελής. Οι εικόνες κάλυψαν με κάποια κενά μία λουρίδα της επιφάνειας του Άρη που αρχίζει κοντά στους 40°Ν, 170°Ε, και φτάνει περίπου μέχρι τους 35°S, 200°Ε, και φτάνει τελικά στους 50°S, 255°Ε.

Η επιφάνεια αυτή αντιπροσωπεύει περίπου 1% της επιφάνειας του πλανήτη. 

Η κοντύτερη προσέγγιση ήταν 9.846 χλμ από την επιφάνεια του Άρη στις 15 Ιουλίου 1965, και ώρα 01:00:57 UT. Οι εικόνες που λήφθηκαν κατά τη διάρκεια της προσέγγισης αποθηκεύτηκαν στο διαστημόπλοιο σε όργανο καταγραφής ταινιών. Η επικοινωνία διακόπηκε στις 02:19:11 UT, όταν ο Μάρινερ 4 πέρασε πίσω από τον Άρη βλέποντάς τον από τη γη. Μόλις ξεπρόβαλε όμως στις 03:13:04 UT, το σήμα επανήλθε και η επικοινωνία συνεχίστηκε. Η μετάδοση των μαγνητοταινιών εικόνων άρχισε περίπου 8,5 ώρες μετά από την επανεγκατάσταση της επικοινωνίας και συνεχίστηκε μέχρι τις 3 Αυγούστου. Όλες οι εικόνες διαβιβάστηκαν δύο φορές για διασταύρωση, για τυχόν αλλοιώσεις κατά την διαβίβαση. Το διαστημικό σκάφος εκτέλεσε όλες τις προγραμματισμένες δραστηριότητες επιτυχώς και διαβίβασε όλα τα χρήσιμα στοιχεία από την εκτόξευση μέχρι που την 1 Οκτωβρίου 1965, ώρα 22:05:07 UT η απόσταση από τη γη ήταν τόσο μεγάλη (309,2 εκατομμύρια χλμ) που λόγω άτυχου προσανατολισμού της κεραίας σταμάτησε προσωρινά η επικοινωνία.

Σύγκρουση με μικρομετεορίτες και τέλος της επικοινωνίας 
Η αναμετάδοση στοιχείων συνεχίστηκε στα τέλη του 1967. Ο ανιχνευτής κοσμικής σκόνης κατέγραψε 17 κρούσματα μέσα σε 15 λεπτά στις 15 Σεπτεμβρίου, προφανώς κατά την διάρκεια ενός σμήνους μικρομετεοριτών που έκανε το σκάφος να ξεφύγει προσωρινά από την πορεία του και πιθανώς έκανε μικρές ζημιές στη αλεξιθερμική ασπίδα. Αργότερα υπέθεσαν, ότι το διαστημόπλοιο ενδεχομένως να πλησίασε τον πυρήνα ή τα συντρίμμια του κομήτη D/Swift, ίσως σε απόσταση 20 εκατομμυρίων χιλιομέτρων. 

Στις 7 Δεκεμβρίου εξαντλήθηκε το απόθεμα αερίου του συστήματος προώθησης. Στις 10 και 11 Δεκεμβρίου σημειώθηκαν συνολικά 83 κρούσματα μικρομετεοριτών που προκάλεσαν τη διαταραχή της τροχιάς και την εξασθένηση του σήματος. Στις 21 Δεκεμβρίου 1967 οι επικοινωνία με το Μάρινερ 4 διακόπηκε οριστικά.

Επιτεύγματα 
Το σύνολο των πληροφοριών που μεταδόθηκαν από την αποστολή ήταν 5,2 εκατομμύρια μπιτ. Όλα τα πειράματα λειτούργησαν επιτυχώς με εξαίρεση την αίθουσα ιονισμού (μετρητή geiger) που έπαθε βλάβη τον Φεβρουάριο του 1965 και τον ανιχνευτή πλάσματος, που έχασε την απόδοσή του από μια ηλεκτρονική βλάβη στις 6 Δεκεμβρίου 1964. Οι εικόνες που μεταδόθηκαν παρουσίασαν ένα τοπίο με κρατήρες όπως της σελήνης. Οι πιο πρόσφατες αποστολές απέδειξαν ότι αυτή η εικόνα γενικά δεν είναι χαρακτηριστική για τον Άρη, αλλά μόνο για την συγκεκριμένη περιοχή που φωτογράφησε ο Μάρινερ 4. 
Η ατμοσφαιρική πίεση στην επιφάνεια είναι 4,1 έως 7,0 mbar (410 έως 700 pascal) και οι πρωινές θερμοκρασίες είναι γύρω στους -100 °C και ότι κανένα μαγνητικό πεδίο δεν ανιχνεύθηκε.

Οι εικόνες των κρατήρων και τα αποτελέσματα των μετρήσεων μιας πολύ ελαφριάς ατμόσφαιρας, που υποδεικνύουν έναν ουσιαστικά ανενεργό, εκτεθειμένο στο έλεος του διαστήματος πλανήτη, απογοήτευσαν όσους ήλπιζαν να βρουν εξελιγμένη ζωής στον Άρη. Η εντύπωση ότι μπορεί να υπάρχει ζωή στον Άρη είχε θρέψει την επιστημονική φαντασία για αιώνες. Ακόμα και εάν υπήρχε ζωή στον Άρη, σύμφωνα με τα στοιχεία του Μάρινερ 4 δεν πρόκειται να ήταν τίποτε άλλο εκτός από μηδαμινές, απλούστατες μορφές ζωής. Ίσως ο Μάρινερ 4 να συνετέλεσε σημαντικά στην βαθμιαία αλλαγή της επιστημονικής φαντασίας. 

Το συνολικό κόστος της αποστολής του Μάρινερ 4 υπολογίζεται σε $83,2 εκατομμύρια δολάρια. Συνολικά η έρευνα, ανάπτυξη, εκτόξευση, και υποστήριξη του όλου προγράμματος (δηλαδή από τον Μάρινερ 1 μέχρι και τον 10) θα κόστιζε περίπου $554 εκατομμύρια δολάρια.

Εξωτερικοί σύνδεσμοι 
 Nssdc Mariner 4 page 
 Mariner 4 Mission Profile  by NASA's Solar System Exploration
 To Mars- The Odyssey of Mariner IV - Jan 1965 (PDF)
 Processed images and mosaics from the Mariner 4 mission to Mars
 Ted Stryk's Mariner 4 page

Πρόγραμμα Μάρινερ
Διαστημικές αποστολές το 1964