近年来，数字孪生技术在智慧城市、智慧建造、智能工厂中得到广泛应用。数字孪生技术在计算机上创建真实世界的孪生体，更可以进一步预测真实物理世界的规律，帮助我们更好地决策。

近期在一项名为“基于精确矿物晶体模型的风化火星岩体可钻性分析”新研究中，武汉大学科研人员探讨了使用数字孪生技术来探索遥远深空岩土体的可能性。

从2021年开始，武汉大学的科研人员致力于研究如何利用陨石和数字孪生技术在虚拟世界中构建数字化的火星地质体。

团队负责人唐旭海教授说“我们采用微观实验技术、深度学习和多尺度仿真，挖掘火星陨石和火星图片数据，在计算机上重建数字化的火星地质体，然后利用数字孪生体来重复大量破坏性试验以获得太空任务所需的参数，保障钻井取样、行星建造等项目成功进行。”

微观实验平台

火星陨石样品NWA6963

在执行任务前，掌握目标地质体的物理力学性质对于保障任务的顺利进行至关重要。2019年美国火星着陆器“洞察号”原计划要在火星地下部署一个地下热探测器“鼹鼠”，但“鼹鼠”始终无法被打入火星地下，最后只好宣布放弃，科学家分析其原因是所在的这片区域土壤十分特别，无法为探头提供足够的摩擦力。随后，2021年8月6日，美国火星车“毅力号”首次进行了采样，然而结果有些出乎意料，虽然成功在火星表面钻了一个洞，但是样本封装容器里却什么都没有，科学家认为其主要原因可能是选定区域的岩石太破碎，无法被“取芯器”抓取。

行星岩石多尺度数字孪生方法

美国航空航天局（NASA）希望利用光谱数据来评估火星岩石的可钻性，以提高钻井取芯的成功率。但是2018年美国加州理工学院Peters博士在多次实验尝试后指出“现阶段，仍然难以建立光谱、矿物成分与火星岩石可钻性的关联性”。有趣的是，Peters博士的前期工作启发了乔江美博士。今年，她利用陨石和数字孪生技术再现了火星表面岩石的风化过程，拓展了对火星地质体的理解。乔江美博士指出“我们不应该将注意力集中在岩石中含量最多的矿物，而应该关注岩石中的风化产物和其中的微裂隙”。在此基础上，她建立了风化矿物和火星岩石强度的完美关联模型，从而解答了Peters博士的困惑。

火星陨石微观结构

香港理工大学深空探测研究中心赵奇教授对这一工作给予高度评价，他指出“深空探测所面临的问题比以往地球上的岩石力学问题挑战更大，从微观岩石力学实验出发，发展适用于行星岩石任意形状、尺寸岩石物理力学性质获得的数字孪生方法对于未来的样品返回、深空探测都具有重要意义”。

随着数字孪生技术的不断进步，科研人员希望未来能够建立起更加精细的火星地质体数字孪生模型，这些模型将能够帮助人类预见未来火星探索过程中将会遇到的困难,成为推动我国航空航天事业的一个强有力的工具。

此外，随着太空探索的不断发展，数字孪生技术也有望在月球、小行星等更多深空探测任务中发挥重要作用，为未来的太空探索提供重要支持。