μ子登月计划：利用上行的μ子进行月球次表层断层扫描

我们提出了一种新颖的μ子登月计划概念，用于基于源自月球风化层的上行μ子进行月球次表层断层扫描。与地球不同，月球缺乏大气层，其下方是致密的风化层，上方几乎是真空环境。因此，虽然大多数下行的强子在被吸收前就已衰变，但逃逸出风化层的上行强子可以在飞行中衰变，产生显著的月球μ子源。这些μ子可以被月球表面或近月轨道上的仪器探测到。我们进行了蒙特卡洛模拟，以研究在不同理论和探测器配置下的能谱、角分布和积分通量。结果表明，在平坦地形假设下，月球μ子通量对探测器高度敏感，展示了其作为浅层次表层空洞的新型非侵入式探测器的潜力。我们还提供了关于探测地下空洞和水资源的案例研究，其中空洞引起的通量变化可在不到一分钟内观察到，而较弱的水信号在约十分钟的数据收集后可被区分，并讨论了在未来月球任务中的潜在实施方案。