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Las naves espaciales podría aprovechar sofisticados algoritmos matemáticos para encontrar las mejores rutas hacia planetas y cometas lejanos.



Autor de la traducción: Manuel Hermán Capitán


Las naves espaciales podría pronto aprovechar los sofisticados algoritmos matemáticos que simulan la evolución para encontrar las mejores rutas hacia planetas y cometas lejanos.

Ingenieros de la Universidad de Missouri han dado con una aproximación matemática llamada “evolución diferencial” que trabaja de forma rápida y eficiente para marcar el mejor camino para misiones robóticas del espacio profundo.

“Esto ayuda a imaginar la trayectoria, el tamaño de la nave, el combustible necesario, qué tipo de vehículos de lanzamiento se necesitan, en fin, todas las respuestas que necesitas antes de entrar en los detalles de la misión”, dijo Craig Kluever, ingeniero aeroespacial en la Universidad de Missouri (MU).

El algoritmo matemático trata las posibles soluciones como individuos de una población, eligiendo unos pocos cada vez para “mutarlos” e intercambiar rasgos, comprobando más tarde los mutantes con los resultados previos. Las mejores soluciones ganan y sobreviven a la siguiente generación, donde el proceso puede repetirse una vez tras otra.

Aplicar esta aproximación al cálculo de trayectorias espaciales “no es nuevo, pero está de moda”, dijo Aaron Olds, antiguo estudiante graduado de la MU que trabajó junto a Kluever. La Agencia Espacial Europea (ESA) patrocinó dos estudios que comparaban la evolución diferencial con otro métodos (un estudio estimó la evolución diferencial como el mejor, mientras que el otro estudio encontró su rendimiento sólo en la media).

Esta contradicción en el éxito surgió debido a que los investigadores de la ESA usaron distintos números en el tamaño de la población, razones de mutación y la probabilidad de rasgos cruzados entre las soluciones. Kluever y Olds fijaron los mejores números para el cálculo de trayectorias espaciales.

Ellos afinaron el algoritmo probándolo en un software contra cuatro escenarios de misiones espaciales, (incluyendo la compleja misión Cassini a Saturno de 1997 que implicaba pasadas por la Tierra, Venus y Júpiter), así como maniobras en el espacio profundo.

Recreación artística de la aproximación de Rosetta con el lanzamiento del “aterrizador” al Cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko prevista el 2014.© ESA (pulsar sobre la imagen para ampliarla)

“Los resultados para Cassini eran realmente muy cercanos a lo que realmente está llevando a cabo”, apuntó Kluever. “Una gran cantidad de eventos temporales y sobrevuelos encajaban el mismo día o erraban por apenas un día”.

Muchas de las mejores soluciones para Cassini no tuvieron lugar con precisión durante la misión debido a las restricciones del mundo real. Por ejemplo, una corrección del curso prevista podría haberse retrasado debido a que el control de la misión tuvo problemas con la comunicación con la nave Cassini.

Tales restricciones en el mundo real desempeñarán un papel clave en cualquier misión real, pero el algoritmo de evolución diferencial simplemente las ignora. Kluever y Olds creen que la aproximación puede ayudar mejor a los planificadores de la misión que se enfrenten al diseño de misiones futuras a objetivos distantes en el Sistema Solar.

Olds señaló a recientes “misiones que requieren más cálculo computacional”, como la misión internacional Rosetta que seguirá a un comenta y colocará un aterrizador en su superficie en 2014. La compleja trayectoria de Rosetta ya ha incluido dos pasadas por la Tierra y una por Marte, con una última pasada por la Tierra planeada para 2009 antes de que la nave se dirija hacia su destino final.

La aproximación de la evolución diferencial podría también aplicarse a futuras misiones como las misiones tripuladas a Marte, la cual Kluever y Olds usaron como escenario para ajustar el algoritmo.

Los actuales planificadores de misiones usan una variedad de herramientas, incluyendo una aproximación de “diseño dirigido” donde analistas expertos hacen su mejor suposición para las trayectorias de la nave antes de realizar los cálculos, dijo Olds. Él y Kluever esperan que las agencias espaciales continúen mirando la evolución diferencial.

“Creo que serían bueno que la NASA lo pusiera en su caja de herramientas”, dijo Kluever. “No es un reemplazo, sino una forma de observar el problema desde un ángulo distinto”.


Crédito de la imagen: ESA.


Traducido y editado por el equipo de Astroseti.
Colaboradores:
- Manuel Hermán Capitán
- Xavier Civit



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