游騎兵4號（Ranger 4）是美國航空航天局于1962年發射的航天器，屬于游騎兵計劃的一部分。其設計目的是在撞擊月球前傳輸月球表面圖像至地球站，放置地震儀膠囊并收集γ射線數據，研究月球表面雷達反射率，并繼續測試游騎兵計劃以發展月球和行星際飛船。然而，由于計算機故障導致太陽能板未展開，導航系統失效，最終航天器在遠側月球上墜毀，未能返回任何科學數據。這是美國首次成功將航天器送入其他天體，也是首個到達月球遠側表面的國家。
基本介紹
游騎兵4號采用了Block II型游騎兵航天器的設計，幾乎與游騎兵3號相同。基本重量為331公斤（730磅），高度達3.1米（10英尺）。它由覆蓋有木質沖擊限制器的月球艙組成，直徑為0.65米（26英寸），還包括單推進劑中途發動機、推力為22.6千牛頓（5,080磅力）的反向火箭、以及鍍金和鉻合金的六邊形底座，直徑為1.5米（4英尺11英寸）。底部連接了一個大型高增益碟狀天線。兩個翼狀太陽能電池板寬5.2米（17英尺），在飛行早期展開。電力由8,680個太陽能電池提供，這些電池位于太陽能電池板內，可以充電11.5公斤（25磅）、容量為1千瓦時的AgZn啟動和備用電池。
航天器控制通過固體狀態計算機和序列器以及地球控制命令系統實現。姿態控制由太陽傳感器、地球傳感器、陀螺儀和俯仰滾轉噴氣機提供。航天器上的遙測系統包括兩個960兆赫的發射器，功率分別為3瓦特和50毫瓦特，高增益天線和全向天線。白色油漆、鍍金和鍍鉻層以及包裹在反向火箭周圍的銀色塑料片提供了熱控功能。為了防止熱量消毒引起游騎兵3號計算機的故障，這一程序被取消了。地震儀膠囊也被涂上了鋸齒圖案，以獲得更好的熱保護。
實驗設備包括：(1) 采用掃描機制，在十秒內產生一幀畫面的電荷耦合器件電視攝像機；(2) 安裝在1.8米（5英尺11英寸）長臂上的伽瑪射線分光計；(3) 雷達高度表；(4) 設計用于粗糙著陸在月球表面的地震儀，其中包括放大器、50毫瓦特發射機、電壓控制器、定向天線，以及能夠使月球艙發射機運行30天的六個銀鎘電池。雷達高度表不僅用于反射率研究，還設計用于觸發膠囊分離并點燃反向火箭。
發射與使命
阿特拉斯133D和Agena 6004于三月份抵達卡納維拉爾角，并開始預飛檢查。與之前的游騎兵發射不同的是，這次沒有遇到嚴重的困難，探測器也輕松通過了所有系統測試。
1962年4月20日，游騎兵4號被安裝在助推器頂部，于4月23日下午3:50東部標準時間發射升空。發射過程完美無瑕，無論是阿特拉斯還是Agena都表現良好，后者進行了第二次燃燒，將游騎兵4號送入了奔月軌道。與Agena分離后不久，追蹤站接收到游騎兵4號的無線電發射器信號，但沒有收到遙測數據或對發送給計算機的指令做出響應。無法確認太陽能電池板是否已展開，但波動的無線電轉發器表明航天器正在翻滾，且太陽能電池板和高增益天線均未部署。地面控制人員向探測器發送了命令，試圖手動展開太陽能電池板和高增益天線，并使用姿態控制系統停止其滾動運動，但探測器沒有任何反應。空間飛行器數據分析小組得出結論，游騎兵4號計算機的主要定時器已經停止工作，這導致遙測系統失靈，預先編程的事件如太陽能電池板展開，以及使探測器完全無法響應手動命令。盡管預計會按計劃撞擊月球，但由于航天器處于非活動狀態，此次任務實際上失敗了。更令人沮喪的是，影響游騎兵1-3號的助推器問題得到了解決，但探測器本身卻徹底失敗了，因為與之前的任務不同，游騎兵4號沒有返回任何有用的數據。確定定時器故障的原因也可能很困難，因為它發生在穿越加勒比海和南非之間的跟蹤站期間的滑行階段，此時游騎兵4號正準備進入奔月軌道。
由于缺乏太陽能供電，游騎兵4號的電池在1962年4月26日上午耗盡電量，無線電轉發器停止運作。地震儀膠囊內的微型發射機繼續發出50毫瓦特的信號。
據美國航空航天局稱，游騎兵4號在1962年4月26日格林威治標準時間12:49:53撞擊月球背面（東經229.3度，南緯15.5度），經過64小時的飛行。然而，撞擊坐標是估計出來的，LRO的高分辨率圖像無法識別撞擊產生的隕石坑。美國宇航局官員試圖對這次任務持積極態度，指出這是美國航天器首次接觸月球表面，并強調探測器比蘇聯1959年的月球2號探測器更為復雜，后者只是一個旨在在撞擊時在地面上留下旗幟的壓力球。阿特拉斯Agena-游騎兵組合首次表現出色，提高了士氣。
參考資料 >
嫦娥四號“軟著陸”月球背面，究竟牛在哪兒?丨奇趣說.嗶哩嗶哩.2024-09-10