1965年7月14日開始，美國NASA水手4號探測器正式開始飛越火星。
水手4號(Mariner4)是美國發(fā)射的一系列以飛越方式進(jìn)行的星際探險(xiǎn)中的第4個(gè)火星探測器，并且是第一個(gè)成功飛越火星的太空船，該飛船于1964年11月28日發(fā)射，任務(wù)期間回傳了第一張火星表面的照片，并且是第一張從除了地球以外另外一個(gè)行星上拍的照片。同時(shí)，這張充滿了隕石坑、死寂世界的照片，震驚了科學(xué)界。
水手4號是由美國宇航局設(shè)計(jì)制造的第2個(gè)火星探測器，它是在美國與蘇聯(lián)的冷戰(zhàn)對抗時(shí)期誕生的產(chǎn)物，于1964年11月28日發(fā)射。水手4號的設(shè)計(jì)，為執(zhí)行近距離火星科學(xué)觀測,并將結(jié)果傳回地球。其它的任務(wù)目標(biāo),包括在火星附近執(zhí)行行星際的地表及粒子測量，并提供行長途星際飛行的工程技術(shù)的經(jīng)驗(yàn)及知識(shí)。
水手4號太空船由八角形鎂合金結(jié)構(gòu)組成，對角線長度1270公厘，高度457公厘。上面有四個(gè)長度為6.88米的太陽能面板，上方亦置有一直徑1168公厘的高增益碟形天線(parabolicantenna)。一個(gè)低增益全向天線(omnidirectionalantenna)置于高增益天線旁的一2235公厘高天線桿。太空船總高度為2.89米。太空船底部的中間有一個(gè)電視相機(jī)(televisioncamera)置于掃描平臺(tái)(scanplatform)上。八角形框架里容納了電子器材、纜線、中途推進(jìn)系統(tǒng)(midcoursepropulsionsystem)、及姿勢控制氣體供應(yīng)調(diào)節(jié)器。大部份的科學(xué)儀器置于框架的外面。科學(xué)儀器，除了電視相機(jī)之外，還有磁力計(jì)、塵埃偵測器、宇宙射線望遠(yuǎn)鏡、(trappedradiationdetector)、太陽等離子偵測器(solarplasmaprobe)及離子室(蓋格計(jì)數(shù)器)。
電力由四個(gè)170×90厘米的太陽能面板里的28,224個(gè)太陽能電池提供，在火星上總共可提供310瓦電力。一個(gè)可充電的1200瓦小時(shí)銀─鋅電池也可作操縱及備份用。單元推進(jìn)劑聯(lián)氨用來推進(jìn)，借由裝于八角形結(jié)構(gòu)的一邊上的1個(gè)4噴射翼片引導(dǎo)控制222牛頓馬達(dá)。姿勢控制則由置于太陽能板底部及3個(gè)回轉(zhuǎn)儀的12個(gè)冷氨氣噴嘴提供。太陽輻射壓力翼片(Solarpressurevanes)每片各有0.65平方米面積，附在太陽能板的尖端。位置資訊由四個(gè)太陽感應(yīng)器、一個(gè)地球感應(yīng)器、一個(gè)火星感應(yīng)器及一個(gè)船底座α(老人星)提供。
通訊裝備由一個(gè)雙S頻7瓦triodecavityamp/10WTWTA發(fā)射器及一個(gè)單接受器組成，可由低、高增益天線以8?或33?位元/秒速度傳送及接收資料。資料也可儲(chǔ)存于一個(gè)容量為5.24MBits的磁帶記錄器(taperecorder)，稍后再傳送。所有的動(dòng)作由一個(gè)指令子系統(tǒng)控制，可處理任何29個(gè)directcommandwords或3個(gè)quantitativewordcommands，實(shí)施中途操縱功能。中央處理電腦及定序器(sequencer)操作已儲(chǔ)存的時(shí)間序列指令(time-sequencecommands)，以38.4kHz的同步頻率做為時(shí)間參考。溫度的控制借由使用可調(diào)整的天窗、多層隔熱毯、鋁護(hù)罩及表面處理達(dá)成。
任務(wù)中所有傳回的資料共計(jì)5.2MBits。除了離子室/蓋格計(jì)數(shù)器在1965年2月壞掉以及等離子偵測器因電阻在1964年12月6日壞掉而效能降低之外，操作的所有實(shí)驗(yàn)都取得了成功，。傳回的火星照片顯示出類似月球的隕石坑地貌(在后來的任務(wù)中發(fā)現(xiàn)這種地形在火星上并不是典型的地形，只是存在于水手4號拍攝到的古老地區(qū))。此次任務(wù)估計(jì)火星表面大氣壓為4.1至7.0毫巴(410～700帕斯卡)，白天氣溫?cái)z氏-100度，沒有偵測到磁場。
根據(jù)火星的隕石坑與薄大氣層情況顯示，火星相當(dāng)不活躍，太空環(huán)境也十分嚴(yán)峻中，這使得在火星上找尋智慧生物的希望基本上破滅。火星上的生命曾經(jīng)是幾世紀(jì)以來科幻小說的主題，但在水手4號任務(wù)之后，科學(xué)家們一般認(rèn)為如果火星上有生命的話，它大概會(huì)以更小、更簡單的形式存在。
水手4號也導(dǎo)致了科幻小說的改變，科幻小說從原本描述有智慧的外星人居住在太陽系其它行星上，到后來改為描述他們居住在其它恒星系統(tǒng)的行星上。
