Mariner 4

Mariner 4
Datei:Mariner 3-4.png Modell der Mariner-4-Sonde
NSSDC ID	Vorlage:COSPAR
Missions­ziel	Vorbeiflug am MarsVorlage:Infobox Sonde/Wartung/Missionsziel
Betreiber	National Aeronautics and Space AdministrationDatei:NASA logo.svg NASAVorlage:Infobox Sonde/Wartung/Betreiber
Hersteller	Jet Propulsion LaboratoryVorlage:Infobox Sonde/Wartung/Hersteller
Träger­rakete	Atlas-Agena-DVorlage:Infobox Sonde/Wartung/Traegerrakete
Startmasse	260,8 kgVorlage:Infobox Sonde/Wartung/Startmasse
Verlauf der Mission
Startdatum	28. November 1964Vorlage:Infobox Sonde/Wartung/Startdatum
Startrampe	LC-12, Cape Canaveral AFSVorlage:Infobox Sonde/Wartung/Startrampe
Enddatum	31. Dezember 1967Vorlage:Infobox Sonde/Wartung/Enddatum
Vorlage:Infobox Sonde/Wartung/Verlauf

Mariner 4 war eine US-amerikanische Raumsonde des Mariner-Programms. Sie flog am 15. Juli 1965 am Mars vorbei und übermittelte als erste Raumsonde überhaupt Bilder von einem anderen Planeten zur Erde. Zudem untersuchte sie den interplanetaren Raum.

Entwicklung

Ursprünglich wollte die NASA im Startfenster 1964 eine rund 500 kg schwere Raumsonde zum Mars schicken. Da sich aber die Entwicklung der dafür benötigten Centaur-Oberstufe verzögerte, begann man im Juni 1962 mit ersten Planungen für eine kleinere Raumsonde, die mit der bereits erprobten Agena-Oberstufe gestartet werden könnte.

Im November 1962 wurde dieses Projekt als Mariner Mars 1964 offiziell genehmigt, und das Jet Propulsion Laboratory begann mit der Entwicklung der Raumsonde. Ein großer Teil des Teams hatte zuvor an der Mariner-2-Mission zur Venus gearbeitet.

Am 5. November 1964 startete Mariner 3, eine baugleiche Schwestersonde. Allerdings löste sich die Kunststoff-Nutzlastverkleidung der Agena-Stufe nicht, sodass die Raumsonde nicht in Betrieb genommen werden konnte. Eine neue Verkleidung aus Metall musste innerhalb von drei Wochen entwickelt werden, um das Startfenster für Mariner 4 nicht zu verpassen.<ref name=":0">Mariner Mars 1964 Project Report: Mission and Spacecraft Development. Band 1. Jet Propulsion Laboratory, 1. März 1965. </ref>

Aufbau

Der Hauptkörper der Sonde war achteckig mit einem Durchmesser von 140 cm. Am oberen Ende befanden sich unter anderem die Radioantennen; seitlich waren vier Solarpaneele mit jeweils 181 cm Länge befestigt.

Datei:Mariner 4 launch 2.jpg

Start von Mariner 4 auf einer Atlas-Agena-Rakete

Kommunikationssystem

Die Hauptantenne von Mariner 4 war eine Rundstrahlantenne mit 223 cm Länge und 10 cm Durchmesser. Für die Datenübertragung während und nach dem Vorbeiflug am Mars verfügte die Sonde über eine fest montierte Parabolantenne. Ihre elliptische Form und genaue Ausrichtung ermöglichten es auch Wochen nach dem Vorbeiflug, Daten zur Erde zu übertragen, ohne dass sich die Sonde dafür drehen musste. Die Datenrate betrug nur 8,33 bit pro Sekunde, weshalb die Übertragung eines einzelnen Bildes etwa 10 Stunden dauerte.

Antrieb und Lageregelung

Für Kurskorrekturen verfügte Mariner 4 über ein Hydrazin-Einkomponententreibstoff-Triebwerk mit etwa 25 N Schub und genug Treibstoff für ein Delta v von 80 m/s. Die Schubrichtung konnte mit Strahlrudern korrigiert werden.

Das Navigationssystem bestand aus zwei Sonnensensoren, einem Erdsensor und (erstmals bei einer Raumsonde) einem Sternsensor, der den Stern Canopus verwendete. Zur Lageregelung diente ein System von Stickstoff-Kaltgastriebwerken, deren Düsen sich an den Enden der Solarpanele befanden und die sich aus einem zentralen Drucktank mit 1,1 kg Stickstoff speisten. Zudem waren an den Enden der Solarpaneele erstmals Leitbleche angebracht, die die Ausrichtung der Sonde durch den Strahlungsdruck der Sonne passiv stabilisieren sollten.<ref name=":0" />

Wissenschaftliche Instrumente

Datei:Mariner 4 craters.gif

Aufnahme der Marsoberfläche von Mariner 4. Die Bildbreite beträgt etwa 250 km

TV-Kamerasystem

Das Kamerasystem bestand aus einer elektronischen Kamera und einem kleinen Cassegrain-Teleskop mit 30 cm Brennweite. Mit einem Gesichtsfeld von 1,05° × 1,05° war es für Detailaufnahmen ausgelegt. Die analogen Bilddaten wurden in Echtzeit digitalisiert und auf einem Magnetband mit 5 MBit Kapazität gespeichert, was die Zahl der Aufnahmen auf etwa 20 begrenzte.<ref name=":0" />

Detektoren

Mariner 4 führte sechs weitere wissenschaftliche Instrumente mit sich, um ein mögliches Magnetfeld um den Mars nachzuweisen und die Bedingungen im interplanetaren Raum zu untersuchen:

• Strahlungsdetektor für Elektronen im 40-keV-Bereich. Ziel war der Nachweis eines Strahlungsgürtels um den Mars (analog zum Van-Allen-Gürtel um die Erde)
• Detektor für interplanetaren Staub zur Messung der Häufigkeit von Staubpartikeln verschiedener Massen im interplanetaren Raum
• Ionisierungskammer mit Zählrohr zur Messung von ionisierender Strahlung im interplanetaren Raum (z. B. durch Sonnenwind) und zum Nachweis eines möglichen Strahlungsgürtels um den Mars
• Detektor für kosmische Strahlung, der Protonen und Alphastrahlung mit bis zu 180 MeV nachweisen konnte und untersuchen sollte, wie sich Intensität und Zusammensetzung der kosmischen Strahlung bei größerem Abstand zur Sonne verändert
• Helium-Magnetometer zur direkten Messung eines möglichen Mars-Magnetfelds und zur Untersuchung des interplanetaren Magnetfelds
• Sonnenwind-Messgerät zur Messung des Flusses an positiv geladenen Ionen verschiedener Energien

Okkultations-Experiment

Die Bahn von Mariner 4 wurde so gewählt, dass die Sonde aus Sicht der Erde wenige Stunden nach dem Vorbeiflug kurz hinter dem Mars verschwand. Unmittelbar vor dem Kontaktverlust mussten die Radiosignale der Sonde auf dem Weg zur Erde die Marsatmosphäre durchqueren. Aus der dabei gemessenen Phasenverschiebung ließen sich Dichte und Ausdehnung der Atmosphäre sowie das Vorhandensein einer Ionosphäre ermitteln.<ref>Mariner Mars 1964 Project Report: Scientific Experiments. Jet Propulsion Laboratory, 15. Juli 1968. </ref>

Datei:Mariner 4 - traiettoria.PNG

Flugbahn von Mariner 4

Datei:Mariner 4 first image colored.jpg

Das handkolorierte erste Bild vom Mars

Missionsverlauf

Mariner 4 startete am 28. November 1964 um 14:22 Uhr UTC. Nach acht Minuten erreichte sie den Erdorbit, und nach weiteren 32 Minuten zündete die Agena-Oberstufe und brachte die Sonde auf ihre Transferbahn zum Mars. Eine Kurskorrektur am 5. Dezember passte die Flugbahn an, damit Mariner 4 im geplanten Abstand am Mars vorbeifliegen könnte. Der Sonnenwind-Detektor lieferte wegen eines technischen Fehlers deutlich schlechtere Daten als erwartet, und ein Teil der Ionisierungskammer versagte im Februar 1965, aber die anderen Instrumente blieben während des Fluges unbeschädigt.<ref name=":1">Mark Wade: Mariner 3-4. In: Encyclopedia Astronautica. Abgerufen am 12. Januar 2026 (). </ref>

Am 15. Juli 1965 um 1:00 Uhr UTC erreichte Mariner 4 mit 9846 km ihren geringsten Abstand zum Mars. Etwa 40 Minuten vorher begann das TV-Kamerasystem mit seinen Aufnahmen. Etwa 75 Minuten nach dem engsten Vorbeiflug verschwand Mariner 4 aus Sicht der Erde kurz hinter dem Mars, und das Okkultationsexperiment wurde durchgeführt.<ref name=":2">Asif Siddiqi: Beyond Earth: A Chronicle of Deep Space Exploration, 1958-2016. Hrsg.: NASA History Office. 2019, S. 42 f. </ref>

Einige Stunden später begann Mariner 4 mit der Übertragung der 21 aufgenommenen Bilder. Jedes Bild wurde zweimal übertragen, um Fehler zu minimieren. Wegen der geringen Datenrate dauerte dieser Prozess fast drei Wochen.<ref name=":1" /> Als die ersten Bilddaten eintrafen, zerschnitten die Ingenieure den Papierstreifen mit den digitalen Helligkeitsdaten, kolorierten ihn per Hand und legten ihn zurecht, um möglichst schnell ein Bild vom Mars zu erhalten.<ref>John Uri: 55 Years Ago: Mariner 4 First to Explore Mars. In: nasa.gov. 14. Juli 2020, abgerufen am 12. Januar 2026 (). </ref>

Am 1. Oktober 1965 verlor die NASA den Kontakt zu Mariner 4; zu diesem Zeitpunkt war die Sonde rund 309 Millionen Kilometer von der Erde entfernt. Im Oktober 1967 wurde die Sonde für einige Monate wieder reaktiviert, um Lageregelungs-Tests für die technisch sehr ähnliche Venussonde Mariner 5 durchzuführen.<ref name=":2" />

Einzelnachweise

<references />

„Mars“-Raumsonden (1960–1973) | Mariner 3,4,6–9 (1964–1971) | Zond 2 (1964) | Viking 1,2 (1975) | Fobos 1,2 (1988) | Mars Observer (1993) | Mars Global Surveyor (1996) | Mars 96 (1996) | Mars Pathfinder mit Sojourner (1996) | Nozomi (1998) | Mars Climate Orbiter (1998) | Mars Polar Lander mit Deep Space 2 (1999) | 2001 Mars Odyssey (2001) | Mars Express mit Beagle 2 (2003) | Mars Exploration Rover mit Spirit (2003) und Opportunity (2003) | Mars Reconnaissance Orbiter (2005) | Phoenix (2007) | Phobos-Grunt (2011) | Yinghuo-1 (2011) | Curiosity (2011) | Mars Orbiter Mission (2013) | Maven (2013) | ExoMars Trace Gas Orbiter (2016) | Schiaparelli (2016) | InSight (2018) | al-Amal (2020) | Tianwen-1 mit Zhurong (2020) | Perseverance mit Ingenuity (2020) | Escapade (2025)

Kursiv geschriebene Missionen sind aktiv.

Geplante Missionen
Martian Moons Exploration mit Idefix (2026) | Tianwen-3 (2028) | ExoMars Rosalind Franklin (frühestens 2028)

Gestrichene Missionen: Mars Surveyor 2001 | Mars Telecommunications Orbiter | Mars Science and Telecommunications Orbiter | P5A | Red Dragon | diverse Probenrückführmissionen

(Siehe auch: Liste künstlicher Objekte auf dem Mars | Chronologie der Marsmissionen)