Optimización de trayectorias orbitales interplanetarias mediante algoritmos metaheurísticos

Abstract

En el campo de la mecánica orbital, donde está incluido el diseño de misiones interplanetarias, los costes de ejecución de una misión son disparatados, luego la optimización es un pilar fundamental a la hora de reducirlos. Es por ello que en este trabajo se pretende optimizar varios problemas referentes a dos misiones reales (Cassini o Messenger) y un problema ficticio ideado por la ESA (GTOC1) utilizando algoritmos de optimización metaheurísticos como son los algoritmos genéticos y los algoritmos de optimización por enjambre de partículas. El uso de estos algoritmos se debe a la complejidad de los problemas que se tratan y la dificultad que supone optimizarlos mediante otros métodos tradicionales. Puesto que el modelado de una misión completa y su optimización correspondiente no se realiza hasta las fases finales del diseño de una misión, en este trabajo se han utilizado modelos que incluyen ciertas simplificaciones para poder llevar a cabo las optimizaciones con ordenadores alcanzables para cualquier persona sin la necesidad de utilizar supercomputadores.

In the field of orbital mechanics, where the design of interplanetary missions is included, the execution costs of a mission are huge, therefore optimization is a fundamental pillar when it comes to reducing them. That is why this work aims to optimize several problems related to two real missions (Cassini or Messenger) and a fictitious problem devised by ESA (GTOC1) using metaheuristic optimization algorithms such as genetic algorithms and particle swarm optimization algorithms. The use of these algorithms is due to the complexity of the problems and the difficulty to optimize them using other traditional optimization methods. Due to the fact that the modeling of a complete mission and its corresponding optimization is not carried out until the final stages of the design of a mission, in this work models that include simplifications have been used to carry out the optimizations with computers that are achievable for anyone without the need for supercomputers.