Optimal trajectories to Uranus

Abstract

[ES] La exploración espacial se ha convertido en uno de los próximos pasos de la civilización humana. En este sentido, Urano, que ha sido visitado una sola vez por la misión Voyager 2, ha cobrado importancia ya que puede ayudar a responder a preguntas tan elementales como cuál será el origen y el posible fin del Sistema Solar. Esta es una de las razones por las que ha sido elevado a primer planeta objetivo para la exploración del sistema solar por la Sociedad Astronómica Americana. Por ello, el objetivo de este proyecto es desarrollar un algoritmo para calcular trayectorias óptimas desde la Tierra hasta Urano con una ventana de lanzamiento entre 2030 y 2040. Para lograrlo, serán necesarios los datos planetarios del JPL (Jet Propulsion Laboratory) Horizons y el problema de Lambert. Se ha seleccionado Python como lenguaje de programación para desarrollar el código que permita generar un conjunto de trayectorias para capturar una nave espacial alrededor de Urano con el mínimo consumo de combustible en términos de delta-v total. Además, se calculará el delta-V necesario para escapar de la esfera de influencia de la Tierra desde una órbita de estacionamiento circular de 200 km hasta la órbita de transferencia seleccionada.

[EN] Exploring space has become one of the next steps in human civilization. In this respect, Uranus, which has been visited just once by the Voyager 2 mission, has gained importance as it can help to answer elemental questions such as how the origin and potential end of the Solar System will be. This is one of the reasons why it has been elevated to top target planet for solar system exploration by the American Astronomical Society. Therefore, the aim of this project is to develop an algorithm to calculate optimal trajectories from Earth to Uranus with a launch window between 2030 and 2040. To achieve this, the planetary data from JPL (Jet Propulsion Laboratory) Horizons and the Lambert’s problem will be necessary. Python has been selected as the programming language to develop the code for generating a set of trajectories to capture a spacecraft around Uranus with minimum fuel consumption in terms of total delta-v. Additionally, the necessary delta-V to escape Earth’s sphere of influence from a 200 km circular parking orbit to the selected transfer orbit will be calculated.