Optimización en el diseño de trayectorias para misiones interplanetarias

Abstract

Este Trabajo de Fin de Máster tiene como objetivo principal el desarrollo e implementación de un marco de optimización para el diseño de trayectorias interplanetarias. Para ello se buscará minimizar parámetros críticos de la misión, como el incremento de velocidad. Además, se persiguen varios objetivos secundarios, que incluyen explorar y comprender los principios fundamentales de la mecánica orbital, investigar la aplicación de algoritmos de optimización y comparar diferentes criterios de optimización. La investigación se centra en la optimización de misiones interplanetarias dentro del sistema solar, considerando misiones entre la Tierra y otros planetas como Marte y Venus entre otros. Con este objetivo será necesario el uso de modelos matemáticos para la mecánica orbital y los parámetros de la misión. Para ello se utilizarán diversas herramientas y librerías de software, como Pykep y Pygmo, para la implementación práctica de la optimización. Además, se tendrán en cuenta restricciones de la misión, como las limitaciones de las ventanas de lanzamiento, limitaciones de número de flybys, etc. Se explorará un criterio de optimización, minimizar el ΔV, es decir, el incremento de velocidad necesario, dentro de las ventanas de lanzamiento especificadas. El proyecto incluirá una explicación de la teoría detrás del problema físico, las implementaciones de software, los resultados de simulación y optimización. Además, se realizará una validación del marco de optimización y las simulaciones a través de problemas de referencia o comparaciones con datos de misiones conocidos como la misión Galileo.