中評社北京6月15日電／據人民日報報道，2021年5月15日，歷經9個多月的長途跋涉，中國火星探測器天問一號成功著陸火星表面，邁出了我國星際探測征程的重要一步。這背後離不開中國航天人的攻堅克難、卓越創新，也離不開數字孿生等一系列先進技術的支撐。
隨著三維建模、工程仿真、物聯網、大數據、人工智能、雲計算、邊緣計算、虛擬現實等技術的廣泛應用，人類社會進入三維體驗時代。對於產品、裝備、產線、工廠、建築、道路、橋梁，乃至整個城市，都可以建立三維數字化模型。數字模型不僅可以與物理對象形態高度相似，還可以實現性能仿真，幾乎做到全要素映射。在物理對象從研發設計、製造建造、服役到報廢回收再利用的全生命周期中，可以通過虛實映射來優化設計方案，提升運行效率，監測運行情況，預測潛在故障和事故風險。這種打通物理世界和數字世界，實現虛實融合的複合技術，被稱為數字孿生（Digital Twin）。
從天問一號的星際之旅談起
我國自主研製的天問一號火星探測器於2020年7月23日發射升空；經過1次深空機動和4次中途修正，於2021年2月10日成功進入火星軌道；5月15日，天問一號成功穿越火星大氣層，著陸於火星烏托邦平原南部預選著陸區；5月22日，“祝融號”火星車駛離著陸平台，到達火星表面，開始了對火星的探測之旅。
實現這個極其複雜的科學任務，就應用到數字孿生技術。我們知道，開發普通產品時，工程師可以通過實物試驗來測試產品性能，修改設計方案，不斷迭代優化。而天問一號無法在真實應用場景進行實物試驗，因此科學家除了在地面對實物樣機進行性能測試之外，還需要對天問一號的各個子系統、從地球飛向火星的軌跡以及火星大氣和著陸區環境等建立數字孿生模型。在產品研發過程中進行全數字化仿真，在原型樣機製造出來之後進行半實物仿真。所謂半實物仿真，指的是仿真對象是物理實體，而運行環境用軟件來模擬。在天問一號飛向太空和著陸火星的過程中，則通過衛星通信傳回的實時數據，對其數字孿生模型進行仿真分析，從而判斷飛行軌跡和運行狀態是否正常，以便及時調控。為了幫助觀眾更好地理解，電視直播往往也會使用對航天器數字化模型進行運動仿真的視頻動畫。
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