在科罗拉多大学博尔德分校一间铺着灰色地毯的办公室里，一个名为“阿姆斯特朗”的三轮机器人正通过机械臂抓取塑料块。这看似普通的场景，实则是该校航天团队为解决月球机器人训练难题的创新实践。团队通过构建超现实虚拟现实(VR)环境，让操作员在地球实验室中就能模拟月球任务，为未来人类与机器人协同探索月球奠定基础。

该研究由天体物理和行星科学系名誉教授杰克·伯恩斯领衔，核心成员包括本科生泽维尔·奥基夫、硕士生凯蒂·麦卡琴及校友亚历克西斯·穆尼兹。团队发现，传统训练方式无法复现月球表面六分之一重力、陨石坑及永久阴影区等复杂环境。为此，他们利用Unity游戏引擎创建了办公室与机器人的“数字孪生”，从墙壁颜色到机器人移动速度均与现实高度一致。实验中，24名参与者被分为两组：一组直接操作实体机器人，另一组先在VR数字孪生中练习。结果显示，经过虚拟训练的参与者完成任务速度提升28%，且压力水平显著降低。“数字孪生让我们能精准模拟阴影、尘埃纹理等细节，大幅提高训练效率。”奥基夫解释道。

这一技术突破源于团队对“阿波罗计划”与“阿尔忒弥斯计划”差异的洞察。伯恩斯指出：“21世纪的月球探索需要宇航员与机器人高效协作，而非单纯依赖人力。”目前，团队正与Lunar Outpost公司合作，将数字孪生技术扩展至月球车模型，重点攻克月球尘埃模拟难题。“车轮扬起的尘埃可能遮挡传感器，但直接测量月球环境成本高昂。数字孪生提供了安全且经济的解决方案。”麦卡琴补充道。作为项目参与者，她与同学深刻体会到现实研究的复杂性：“人类操作总会带来意外，这促使我们不断优化模型。”

更多信息： Xavier O'Keefe 等，《熟能生巧：利用月球表面遥控机器人进行装配和问题解决的数字孪生技术研究》，《空间研究进展》(2025 年)。