多年以來，數字孿生一直被宣揚為航天工業的下一個大事件。而隨著技術的不斷發展，行業企業也切實感受到複雜衛星網路的設計工作正對數字工程工具提出更高的要求。
專注太空系統的數字工程軟體開發初創廠商Sedaro公司聯合創始人兼CEO Robbie Robertson表示，「如今我們終於迎來了轉折點，從備受嘲諷的炒作噱頭成為人們真正需要的技術工具。」
這家總部位於弗吉尼亞州阿靈頓的公司成立於2016年，已獲得美國國防部和NASA頒發的近300萬美元小型企業研究獎，同時也在積極籌措風險投資。
Robertson認為，衛星星座體系的巨大規模和複雜性，已經讓數字孿生成為必要前提。但最大的問題在於，軍事領域之前就曾推出過頭頂「數字孿生」之名的數字設計工具。
在他看來，對於大型衛星星座項目的規劃和設計，「在將虛擬和物理兩套體系對接起來時，其複雜性水平將達到人類自身根本無法管理的程度。」
隨著國防部著手規劃下一代太空系統，數字孿生在軍事衛星項目中也越來越受到歡迎。
Sedaro的軟體已經得到五角大樓內監督主要系統採購工作的部門所採納。例如，導彈跟蹤衛星網路的數字孿生，就能幫助決策者在購買衛星之前調整具體要求。
美國太空軍還在使用數字孿生技術建立了一項名為Tetrra 5的實驗，希望為在線衛星補充燃料。Robertson指出，「這也是需要同時交付數字孿生和物理系統的典型案例。」
用於數字工程的AI平台
數字工程初創公司Istari也接觸過不少軍事太空項目。這家年輕的企業得到了前谷歌CEO Eric Schmidt支持，並由五角大樓前採購官員Will Roper負責經營。
Istari公司創始人兼CEO Roper指出，如果能夠通過建模和仿真來設計、測試甚至認證太空平台，那麼軍用飛機、衛星和其他系統的開發速度會更快、成本也更低廉。
但如今這一切還無法落地，因為軍事採購計劃依賴於不同承包商間多種模型和模擬方案的混合，它們不可能在統一的集成數字環境中協同運作。
Istari的AI平台將充當模型和模擬場景的通用作業系統，希望讓來自各家承包商的任何模型都能在這裡即插即用。
Roper還提到，美國太空軍將從這項技術中顯著獲益。例如，未來的衛星操作人員將在工程師設計的相同模型上進行訓練，由此建立起真正的數字線程，允許工程師使用來自用戶的實時數據不斷更新並改進自身設計。
「真正的」數字孿生
Robertson指出，客戶們常常會被營銷宣傳語和數字孿生的多種定義搞得暈頭轉向。他給出的解釋是「物理系統的高保真虛擬表示，貫穿其整個生命周期，且軌道系統及其孿生的行為之間完全同步。」
Sedaro公司今年4月推出了其雲數字工程工具的更新版本，希望藉此破除懷疑論者們一直在抨擊的過度炒作問題。
「不少人對我們在太空系統數字工程方面的進展感到失望。」這也確實可以理解，「因為我們還沒能動用軟體來顯著提高硬體技術的複雜性和質量。」
多年以來，國防部衛星項目一直依賴於已有幾十年歷史的內部商業軟體產品，在混亂和衝突當中勉強設計自己的數字孿生體系。Robertson坦言，這些遺留技術根本無法擴展進軍方面向未來規劃的大型衛星星座項目，例如太空發展局（SDA）提出的近地軌道架構。
運用數字工程規劃星座項目
在最近的通信衛星招標中，美國太空發展局要求承包商提交其衛星的數字表示，以便該局能夠據此構建模型。Robertson表示，「他們並沒有明確要求提供數字孿生副本」，但明顯正朝著這個方向努力。「從種種跡象來看，數字孿生對於特定組織已經具有重大意義。」
而對國防部來說，掌握在軌衛星的數字孿生「將是這項技術最令人興奮的未來應用。」
他還補充稱，傳統上人們一直把工程仿真當作一種設計工具，「它存在於硬體甚至是物理系統出現之前。」
「但數字孿生的意義在於指導運營，以極高的保真度實現系統模擬，藉此幫助持有者優化使用方式，從軍事角度發現漏洞並開展預測性維護。這也正是數字孿生技術在其他行業中的主流應用方式。」
要想在國防市場上占據一席之地，數字工程平台必須提供一套可互操作的環境，如同我們熟悉的網際網路一樣。因此國防部絕不能過度依賴單一供應商，太空發展局也不可能接受投入數百萬美元從不同製造商處購買無法兼容的衛星模型和軟體工具。
Robertson提到，在太空軍內部，包括數字工程在內的各種數字技術也正被引入行動中的方方面面。
但這一切在用戶層面會帶來哪些影響仍不明確。「軍方高層希望轉型為數字形態，但卻仍然依賴於傳統供應商提供的定製型軟體工具。」
根據「國家太空試驗與訓練中心」這一新計劃的設想，美國太空軍將就包括數字工程在內的多項技術尋求行業建議。
Robertson認為，「目前整個數字工程生態和工具集都已經出現，包括數字孿生所需要的各種元素。但市場上還沒有出現明確的贏家。」
領域之內也面臨著艱難的決定，「各方都在投入重複、甚至可以說是多餘的努力，為的就是自己能像雲計算時代那樣成為最後的巨頭。」
美國太空司令部已經在今年4月宣布計劃，將啟動一套數字工程「生態系統平台，以幫助美國太空軍及其任務合作夥伴始終在與威脅的對抗中占據領先。」
該數字平台預計將於2025年完工，「將有助於整合整個太空軍生態系統內的各現有數字工程成果。
