游骑兵4号（Ranger 4）是美国航空航天局于1962年发射的航天器，属于游骑兵计划的一部分。其设计目的是在撞击月球前传输月球表面图像至地球站，放置地震仪胶囊并收集γ射线数据，研究月球表面雷达反射率，并继续测试游骑兵计划以发展月球和行星际飞船。然而，由于计算机故障导致太阳能板未展开，导航系统失效，最终航天器在远侧月球上坠毁，未能返回任何科学数据。这是美国首次成功将航天器送入其他天体，也是首个到达月球远侧表面的国家。

基本介绍

游骑兵4号采用了Block II型游骑兵航天器的设计，几乎与游骑兵3号相同。基本重量为331公斤（730磅），高度达3.1米（10英尺）。它由覆盖有木质冲击限制器的月球舱组成，直径为0.65米（26英寸），还包括单推进剂中途发动机、推力为22.6千牛顿（5,080磅力）的反向火箭、以及镀金和铬合金的六边形底座，直径为1.5米（4英尺11英寸）。底部连接了一个大型高增益碟状天线。两个翼状太阳能电池板宽5.2米（17英尺），在飞行早期展开。电力由8,680个太阳能电池提供，这些电池位于太阳能电池板内，可以充电11.5公斤（25磅）、容量为1千瓦时的AgZn启动和备用电池。

航天器控制通过固体状态计算机和序列器以及地球控制命令系统实现。姿态控制由太阳传感器、地球传感器、陀螺仪和俯仰滚转喷气机提供。航天器上的遥测系统包括两个960兆赫的发射器，功率分别为3瓦特和50毫瓦特，高增益天线和全向天线。白色油漆、镀金和镀铬层以及包裹在反向火箭周围的银色塑料片提供了热控功能。为了防止热量消毒引起游骑兵3号计算机的故障，这一程序被取消了。地震仪胶囊也被涂上了锯齿图案，以获得更好的热保护。

实验设备包括：(1) 采用扫描机制，在十秒内产生一帧画面的电荷耦合器件电视摄像机；(2) 安装在1.8米（5英尺11英寸）长臂上的伽玛射线分光计；(3) 雷达高度表；(4) 设计用于粗糙着陆在月球表面的地震仪，其中包括放大器、50毫瓦特发射机、电压控制器、定向天线，以及能够使月球舱发射机运行30天的六个银镉电池。雷达高度表不仅用于反射率研究，还设计用于触发胶囊分离并点燃反向火箭。

发射与使命

阿特拉斯133D和Agena 6004于三月份抵达卡纳维拉尔角，并开始预飞检查。与之前的游骑兵发射不同的是，这次没有遇到严重的困难，探测器也轻松通过了所有系统测试。

1962年4月20日，游骑兵4号被安装在助推器顶部，于4月23日下午3:50东部标准时间发射升空。发射过程完美无瑕，无论是阿特拉斯还是Agena都表现良好，后者进行了第二次燃烧，将游骑兵4号送入了奔月轨道。与Agena分离后不久，追踪站接收到游骑兵4号的无线电发射器信号，但没有收到遥测数据或对发送给计算机的指令做出响应。无法确认太阳能电池板是否已展开，但波动的无线电转发器表明航天器正在翻滚，且太阳能电池板和高增益天线均未部署。地面控制人员向探测器发送了命令，试图手动展开太阳能电池板和高增益天线，并使用姿态控制系统停止其滚动运动，但探测器没有任何反应。空间飞行器数据分析小组得出结论，游骑兵4号计算机的主要定时器已经停止工作，这导致遥测系统失灵，预先编程的事件如太阳能电池板展开，以及使探测器完全无法响应手动命令。尽管预计会按计划撞击月球，但由于航天器处于非活动状态，此次任务实际上失败了。更令人沮丧的是，影响游骑兵1-3号的助推器问题得到了解决，但探测器本身却彻底失败了，因为与之前的任务不同，游骑兵4号没有返回任何有用的数据。确定定时器故障的原因也可能很困难，因为它发生在穿越加勒比海和南非之间的跟踪站期间的滑行阶段，此时游骑兵4号正准备进入奔月轨道。

由于缺乏太阳能供电，游骑兵4号的电池在1962年4月26日上午耗尽电量，无线电转发器停止运作。地震仪胶囊内的微型发射机继续发出50毫瓦特的信号。

据美国航空航天局称，游骑兵4号在1962年4月26日格林威治标准时间12:49:53撞击月球背面（东经229.3度，南纬15.5度），经过64小时的飞行。然而，撞击坐标是估计出来的，LRO的高分辨率图像无法识别撞击产生的陨石坑。美国宇航局官员试图对这次任务持积极态度，指出这是美国航天器首次接触月球表面，并强调探测器比苏联1959年的月球2号探测器更为复杂，后者只是一个旨在在撞击时在地面上留下旗帜的压力球。阿特拉斯Agena-游骑兵组合首次表现出色，提高了士气。

参考资料

嫦娥四号“软着陆”月球背面，究竟牛在哪儿?丨奇趣说.哔哩哔哩.2024-09-10