風蝕，即風的侵蝕作用，是在具有大氣的類地行星表面發生的基本地質過程之一。月球作為一個無大氣天體，通常情況下很難研究風蝕作用對其表面形貌的影響。然而，在航天器着陸過程中，變推力發動機產生的羽流會對月球表面產生強烈衝擊，導致月面塵埃的快速輸運和表面侵蝕。因此，探測器軟着陸過程為研究無大氣天體表面的風蝕過程提供了重要機會。
近期，澳門科技大學月球與行星科學國家重點實驗室張小平副教授領導的科研團隊採用圖像分析和數值模擬相結合的創新方法，對嫦娥四號降落相機及全景相機數據進行分析，獲得了嫦娥四號着陸器降落時的揚塵發射角、揚塵量、月壤侵蝕深度、侵蝕範圍等關鍵數據。參加該項研究的還有澳科大博士生游擊林、蘭州空間技術物理研究所李存惠高級工程師、張海燕工程師、嫦娥四號探測器項目執行總監張熇研究員等。
研究團隊利用嫦娥四號降落圖像測得的塵埃最大發射角在7°以上，大於仿真模擬水平月表水平條件下得到的3°左右的塵埃發射角。這主要是因為嫦娥四號着陸在4~5°的傾斜表面上。同時，測得的羽流侵蝕範圍遠大於侵蝕模型的估計值，表明前期的侵蝕模型需要改進，局部地形、塵埃發射角分佈、月壤力學特性等重要因素不可忽略。
基於嫦娥四號降落圖像的分析結果不僅檢驗了現有羽流-塵埃侵蝕模型，為模型改進提供了優化方法，還為後續探月任務的工程策略選擇提供指導。例如，嫦娥四號噴口離月表13m高時，塵埃開始被揚起，因此，與嫦娥四號類似的登月器應該在13m以上的高度選定着陸點，以避免揚塵的遮擋影響。測量的塵埃最大發射角和揚起位置（內侵蝕半徑r0）可用來估計揚塵的衝擊範圍，為後續任務中的防塵設計提供參考。同時，分析表明月壤的侵蝕深度與所處的局部地形高程呈正相關關係，這意味着從工程安全角度出發，着陸器應該優先選擇在月表平坦區域着陸，以減小揚塵對着陸器上設備產生的不利影響。
研究成果以"Analysis of plume-lunar surface interaction and soil erosion during the Chang'E-4 landing process" 為題發表於Acta Astronautica。論文獲得審稿人的高度評價——"This is an extremely interesting subject. It is highly important research and it represents crucial improvements in technique. It is an excellent manuscript on a crucially important topic. I give it my highest recommendation to be published"。「中國探月工程」官方微博及微信公眾號、「行星科學」微信公眾號等都介紹了該項研究成果。該工作獲得了澳門科學技術發展基金（008/2017/AFJ, 0042/2018/A2）及國家自然科學基金（11761161001、41941001）等項目資助。
圖1：（a） 塵埃侵蝕示意圖； （b） 嫦娥四號降落相機數據
