The lunar Askaryan technique: a technical roadmap
月球Askaryan技术涉及从月球外层的粒子级联中寻找Askaryan无线电脉冲，是一种利用月球表面作为超大型超高能粒子探测器的方法。探测这些持续时间约为1纳秒的脉冲所需的高时间分辨率，使这项技术处于与其他形式的射电天文学截然不同的状态，具有一系列独特的相关技术挑战，这些挑战已在各小组的一系列实验中得到解决。实施这些小组开发的探测月球Askaryan脉冲的方法和技术对于未来平方公里阵列（SKA）的实验将是重要的，预计SKA将具有足够的灵敏度，可以使用这种技术进行首次积极探测。关键问题包括电离层色散校正、波束形成、有效触发以及排除射频干扰中的虚假事件。我们检讨每一个领域的进展，并考虑未来应用SKA的进一步进展。
2015-09-17 astro-ph.HE astro-ph.IM
Lunar Far-Side Radio Arrays: A Preliminary Site Survey
本研究针对观测宇宙黑暗时代低频信号的需求，利用LRO LOLA数据对月球背面潜在撞击坑开展初步射电阵列选址勘测，生成地形等图件并通过品质因数筛选出3个有潜力的选址，提出需保护这些天文观测场址。
2023-07-21 astro-ph.IM
Science with a lunar low-frequency array: from the dark ages of the Universe to nearby exoplanets
低频射电天文学受到50兆赫以下电离层严重扭曲和10-30兆赫以下无线电波完全反射的限制。屏蔽来自远程无线电广播的人为干扰，地球极光的强烈天然无线电发射，以及建立大型分布式天线阵列的需要，使月球远端成为低频无线电阵列的最佳位置。已经出现了一些新的科学驱动力，如对黑暗时代和再电离时代、系外行星和超高能宇宙射线的研究，需要更详细地研究。在这里，我们回顾这些和其他新的科学驱动程序的科学潜力和要求，并讨论各种月球表面阵列的限制。特别是，我们描述的星际和行星际介质所施加的可观测性约束，计算可实现的分辨率，灵敏度和混淆的偶极子阵列使用一般的标度律的限制，并将其应用到各种科学问题。尽管科学被认为是最重要的，但在不久的将来，需要探路者阵列来测试这些实验的可行性。因此，月球低频阵列是一个值得考虑的及时选择，为当今广泛的关键科学主题提供了重要的新见解。这将打开电磁波谱中最后一个未被探索的频率域。
2009-02-03 astro-ph.CO astro-ph.EP astro-ph.HE
Radio astronomy with the Lunar Lander: opening up the last unexplored frequency regime
现设想将有源宽带（1 kHz-100 MHz）三极天线安装在位于月球南极的欧洲月球着陆器上，以便对外逸层和电离层及其与地球磁层、太阳粒子、风和日冕物质抛射的相互作用进行敏感测量，并研究月球上的无线电通信，这对未来的月球人类和科学探索至关重要。此外，月球南极为射电天文学提供了极好的机会。将一个单一的无线电天线放置在一个永远黑暗的陨石坑或南（或北）极的山脉后面，可能会提供完美的屏蔽，免受人为无线电干扰（RFI），没有电离层扭曲，高温和天线增益稳定性，允许检测大爆炸后形成的原始氢的21厘米波发射，进入第一批恒星形成的时期。在这些频率下探测到来自月球的21厘米线，将首次提供关于早期宇宙中物质分布和演化的线索，这些物质分布和演化是在电离时代和再电离时代（EoR）之间。一个单一的月球无线电天线还将允许研究太阳耀斑和日冕物质抛射对地球附近太阳风的影响（空间天气），并将开启对来自木星和土星等行星的低频无线电事件的研究，已知这些行星会发出低于30兆赫的明亮（千焦-兆焦）无线电发射（Jester和Falcke，2009年）。最后，月球着陆器上的一个无线电天线将为未来的大型月球无线电干涉仪铺平道路;它不仅将展示月球无线电科学的可能性，开辟最后一个未探索的无线电领域，而且还将允许通过测量当地无线电背景噪声来确定月球无线电科学的局限性。
2012-09-13 astro-ph.IM
Synthesis imaging with a lunar orbit array: III. Augmented lagrangian Multiplier Imaging using Gradient descent Optimization (AMIGO)
National Astronomical Observatories, CAS（中国科学院国家天文台）；School of Astronomy and Space Science, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学天文与空间科学学院）；Center of High Energy Physics, Peking University（北京大学高能物理中心）
针对月球轨道阵列成像面临的挑战，提出AMIGO算法，结合小批量梯度下降与增广拉格朗日乘子技术，降低计算成本并纳入物理先验，经模拟数据验证，为月球轨道阵列全天空成像提供可行框架。
2026-07-14 astro-ph.IM
Characterizing the Radio Quiet Region Behind the Lunar Farside for Low Radio Frequency Experiments
在地球上进行的低射频实验受到电离层效应和地球来源的射频干扰的污染。月球背面在电离层上方提供了一个独特的环境，其中RFI因月球的存在而严重衰减。我们提出了电动力学模拟的无线电波的传播和通过月球，以表征在远侧的衰减水平。模拟是在高达100 kHz的频率范围内进行的，假设具有平均恒定密度的球形月球形状。此外，我们调查的地形和密度剖面的月球在无线电波的传播中的作用，并发现只有很小的影响RFI的强度。由于在较高频率下进行模拟的计算需求，我们提出了一个模型，用于外推100 kHz以上的安静区域的宽度，该模型还考虑了月球表面上方的高度以及选择用于定义安静区域的强度阈值。这个模型，我们通过Python包公开提供，允许在轨道上或表面上轻松计算无线电安静区域的大小，使其直接适用于月球卫星以及地面任务。
2020-06-11 astro-ph.EP astro-ph.IM
Lunar detection of ultra-high-energy cosmic rays and neutrinos with the Square Kilometre Array
自然界中能量最高的粒子--超高能（UHE）宇宙射线的起源至今仍是个谜。其中只有能量最高的宇宙射线具有足够小的角偏转，可用于定向研究，而且它们的通量非常低，即使是3,000平方公里的皮埃尔·俄歇探测器每年也只能记录到大约30条这样能量的宇宙射线。一种提供更大孔径的方法是使用月球Askaryan技术，其中地面射电望远镜搜索宇宙射线与月球表面相互作用时产生的纳秒无线电闪光。该技术对UHE中微子也很敏感，UHE中微子可能是在早期宇宙的拓扑缺陷衰变中产生的。利用现有射电望远镜进行的观测表明，这种技术在技术上是可行的，并确定了所需的程序：应实时搜索无线电信号中的脉冲，补偿电离层色散并滤除局部无线电干扰，并将候选事件存储起来供日后分析。对于平方公里阵列（SKA），这需要形成多个捆绑阵列波束，具有高时间分辨率，覆盖月球，使用SKA 1-LOW或SKA 1-MID。凭借其巨大的收集面积和宽带宽，SKA将能够使用可见的月球表面-数百万平方公里-作为探测器来探测UHE宇宙射线的已知通量，为这些极其罕见的粒子提供足够的探测，以解决其起源之谜。
2014-12-19 astro-ph.IM
Forecast measurement of the 21 cm global spectrum from Lunar orbit with the Vari-Zeroth-Order Polynomial (VZOP) method
针对宇宙21 cm信号微弱易受干扰的探测难题，提出将VZOP方法与DSL月球轨道卫星项目结合，验证了RFI等因素的影响，证实约103天绕月观测可成功探测宇宙黎明与再电离时期的21 cm信号。
2025-04-18 astro-ph.CO astro-ph.IM
The Radio-wave Observations at the Lunar Surface of the photoElectron Sheath (ROLSES) instrument onboard the Intuitive Machines-1 Mission to the Moon
NASA/GSFC（美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心）；Space Science Institute（空间科学研究所）；DeepSpace Technologies（深空技术公司）；University of Colorado, Boulder（科罗拉多大学博尔德分校）；University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）
论文介绍了月球探测器上ROLSES仪器的设计与操作，描述了其在2024年2月任务期间的初步观测结果，并介绍了正在开发的下一代ROLSES 2仪器。
2026-07-14 astro-ph.IM
The Dark Ages Explorer (DEX): a filled-aperture ultra-long wavelength radio interferometer on the lunar far side
本文介绍了黑暗时代探测器（DEX）项目，旨在月球背面部署低频射电干涉仪以测量宇宙黑暗时代和宇宙黎明时期的中性氢21cm信号，评估了其技术可行性并指出了未来技术发展路径。
2025-04-04 astro-ph.IM
Low Radio Frequency Observations from the Moon Enabled by NASA Landed Payload Missions
一个从月球探索低射频宇宙的新时代即将到来，美国宇航局的商业月球有效载荷服务（CLPS）计划将促进着陆有效载荷任务。CLPS着陆器计划从2021年开始提供两个无线电科学实验，ROLSES到近侧，LuSEE到远侧。这些仪器将是一个直径10公里的干涉测量阵列FARSIDE的探路器，该阵列由128对偶极天线组成，拟在本十年晚些时候送到月球表面。ROLSES和LuSEE的工作频率从100 kHz到几十MHz，将调查月球表面上方的等离子体环境，并测量月球表面无线电频谱的保真度。两者都使用基于以前飞行模型的电短螺旋管可展开天线和无线电频谱仪。ROLSES将测量光电子鞘密度，以更好地了解月球表面通过光电离和太阳风、带电尘埃和当前人为射频干扰的影响而充电。LuSEE将测量局部磁场和电离层外密度、行星际无线电爆发、木星和地球天然无线电发射以及银河系同步加速器频谱。FARSIDE和它的前体降低风险的六天线节点阵列PRIME将是月球上的第一个无线电干涉仪。FARSIDE将通过成像超过2个太阳半径的日冕物质抛射（CME）的无线电发射开辟新天地，监测天王星和海王星B场的极光辐射（自旅行者号以来没有观察到），并检测恒星CME的无线电发射和附近潜在的可居住系外行星的磁场。
2021-02-03 astro-ph.EP astro-ph.IM
Solar bursts as can be observed from the lunar farside with a single antenna at very low frequencies
地球电离层在极低频率下的不透明性和强烈的人为射频干扰使地面观测变得复杂。这解释了长期以来在月球背面建造低频射电望远镜的兴趣。在处理干扰、电离层和宽场成像/动态范围问题方面，电离层截止点附近的地面观测经验为今后在月球上进行射电天文学实验提供了重要信息。在这个目的中，我们观察到非密集的太阳爆发的例子，太阳漂移对（DP）在十米波长与大型和小型阵列，以及由一个单一的交叉有源偶极子。我们使用乌克兰大型射电望远镜UTR-2，URAN-2阵列，乌克兰巨型射电望远镜（GURT）的子阵列和单个交叉有源偶极子，在2017年7月12日的太阳观测期间获得8-80 MHz频率范围内的射电爆发的光谱特性。对记录DP的上、下频率的统计分析表明，与在米波长处更可能产生的反向DP相比，在观测的decompression范围的较低频率处，前向DP的发生更优选。我们的结论是，DP可以检测到不仅由天线阵列，但甚至由一个单一的交叉有源偶极子。因此，后者的天线有很好的潜力，为未来的低频射电望远镜在月球上。
2018-12-19 astro-ph.IM astro-ph.SR
LUNASKA simultaneous neutrino searches with multiple telescopes
探测最高能量中微子的最灵敏方法是月球切伦科夫技术，该技术将月球作为目标体，使用常规射电望远镜监测其风化层中粒子级联产生的纳秒级切伦科夫辐射脉冲。多天线射电望远镜很难有效地组合成一个单一的探测器，而单天线更容易受到无线电干扰的虚假事件的影响，必须可靠地排除这些事件才能进行可靠的探测。我们描述了我们在使用单天线帕克斯射电望远镜进行观测时排除这种干扰的进展，以及我们最近的实验（在红十字国际委员会会议前一周进行的）使用它与澳大利亚望远镜紧凑阵列结合，利用两种类型望远镜的优势。
2011-10-24 astro-ph.IM
Peering into the Dark (Ages) with Low-Frequency Space Interferometers
中性氢弥漫在婴儿宇宙中，它的红移21厘米信号允许我们绘制宇宙。这个信号允许人们探测天体物理过程，如第一颗恒星、星系、（超）大质量黑洞的形成和z~6到z~30原始气体的富集，以及与引力、暗物质、暗能量和红移以上的粒子物理有关的基础物理。当一个人进入黑暗时代（z> 30），宇宙变得原始。地面低频射电望远镜旨在探测21厘米信号的空间波动。互补的全球21厘米实验旨在测量天空平均21厘米信号。逃离RFI和电离层激发了天基任务，如荷兰-中国NCLE仪器（目前在月球L2），拟议的美国驱动的月球或天基仪器DAPPER和FARSIDE，月球轨道干涉仪DSL（中国）和PRATUSH（印度）。然而，为了超越目前的z~25前沿，并测量21 cm信号的全局和空间波动（功率谱/层析成像），低频（1 - 100 MHz; BW~50 MHz; z> 13）天基干涉仪具有广阔的可扩展收集区域（1 - 10 - 100 km 2），大填充因子（~1）和大视场（4 pi sr.）在超过5年的飞行任务寿命期间需要的。在这份欧空局白皮书中，我们主张开发新技术，使干涉仪能够部署在太空（例如地球-太阳L2）或月球附近（例如表面，轨道或地球-月球L2），以瞄准这一21厘米的信号。这使他们处于一个稳定的环境中，超出了大多数来自地球的RFI及其电离层腐败的范围，使他们能够探测黑暗时代以及宇宙黎明，并允许人们研究未来几十年内无法以任…
2019-08-12 astro-ph.IM
A Roadmap towards a Space-based Radio Telescope for Ultra-Low Frequency Radio Astronomy
在过去的二十年里，人们对低频射电天文学重新产生了兴趣，特别关注30 MHz以上的频率。然而，在30兆赫以下的频率上，由于电离层严重扭曲、10兆赫以下无线电波几乎全反射、太阳爆发和人为射频干扰等因素的综合作用，地面观测受到限制。基于空间或月球的超低频（或超长波长，ULW）阵列受这些限制的影响要小得多，因此将开辟电磁波谱中最后一个几乎未被探索的频域。已经启动了一份路线图，以探索建造一群卫星在30 MHz以下频段进行观测的机会。这个路线图被称为射电天文学轨道低频射电望远镜（OLFAR），提出了一个天基超低频射电望远镜，将探索宇宙的所谓的黑暗时代，绘制星际介质，研究太阳系中的行星和太阳爆发，并在其他行星系统中搜索它们。这种系统将由数百至数千颗卫星组成，作为一个单一的孔径合成仪器共同工作，部署在离地球足够远的地方，以避免地面射频干扰。OLFAR的一些关键技术仍有待开发和验证。这一路线图的第一步是2018年5月在中国嫦娥四号任务上启动的NCLE（荷兰中国低频探测器）实验。NCLE有效载荷由一个三天线系统组成，预计将于2019年下半年首次传输数据流，这将为未来的科学和技术机会提供重要反馈。本文介绍了OLFAR的路线图、科学机会的简要概述以及该任务的技术和计划挑战。
2019-09-19 astro-ph.IM
