Minimización del Tiempo de Vuelo de Satélites Utilizando Programación Dinámica

Abstract

[ES] La explosión tecnológica de los últimos 30 años ha afectado el desarrollo de casi todas las ciencias. Una de las ramas del saber en la que se ha reflejado este impacto con mayor claridad es en el de las comunicaciones, y en particular, las comunicaciones digitales por satélite. Hoy en día la sociedad depende de los satélites de muchas formas, desde las comunicaciones de voz y datos hasta la televisión. El sector militar también utiliza sistemáticamente la tecnología basada en satélites. Durante el ciclo de vida útil de un satélite se debe efectuar un grupo de maniobras que se calculan desde la etapa de diseño y que tienen como objetivo mantenerlo en órbita. Sin embargo, muchas veces dicho satélite debe ser reposicionado debido a situaciones no previstas o de emergencia y en esos casos se debe hacer en un tiempo mínimo y con un consumo de energía adecuado. En este artículo se ofrece una solución al problema de minimización del tiempo de vuelo de satélites cuando se produce una maniobra que los cambia de posición. A diferencia de los procedimientos de optimización estándares basados en el cálculo variacional y en el Principio del Máximo de Pontryagin, aquí se propone el uso de un algoritmo basado en el principio de Programación Dinámica y una metodología para su aplicación. Con esto se garantiza que la solución se aproxime tanto como se quiera a una solución globalmente óptima. Se brinda un ejemplo de su utilización en un caso típico.

[EN] In this paper the authors offer a solution to the problem of satellite time of flight minimization when a manoeuvre is carried out to change its position. Despite the standard procedures, based on the variational calculus or the Maximum Principle, the main result of the paper is derived using the Dynamic Programming principle. The authors also explained the algorithm that allows the computation of such minimum time of flight. The achieved solution is almost globally optimal. An example showing the use of the method in a typical satellite manoeuvring scenario is also included.