Implementación en Python de un propagador orbital con interfaz gráfica para el estudio de trayectorias espaciales: Visitando NEOs

Abstract

[ES] Los últimos años está proliferando notablemente el estudio de objetos cercanos a la Tierra (NEOs) por diversos motivos. Éstos pueden ser tanto de tipo científico (estos objetos pueden ser una ventana al pasado por el material inalterado que contienen) como de tipo tecnológico (estas misiones permiten probar nuevas tecnologías en entornos reales y cercanos) e incluso de seguridad (para evaluar posibles riesgos de colisión).

En este trabajo fin de máster se desarrolla un propagador orbital que permita la simulación de trayectorias espaciales. Para ello, se ha utilizado el lenguaje de programación Python incluyendo en el propagador las fuerzas de perturbación naturales más significativas y la posibilidad de aplicar impulsos mediante propulsión de abordo. Estas perturbaciones e impulsos puedan afectar al movimiento del vehículo, cuya trayectoria debe ser estudiada mediante algoritmos de solución numérica de ecuaciones diferenciales que son implementados en Python. Además del propagador, se incorpora una interfaz gráfica que permita facilitar la introducción de datos del problema y la selección de las posibles opciones para obtener como resultado la implementación del propagador y el diseño de la misión deseada.

Por último, se ha aplicado la herramienta diseñada al estudio y simulación de posibles trayectorias con destino a NEOs.

[EN] Over the last years, the study of near-Earth objects (NEOs) has increased significatively due to different reasons. Such as, scientific causes (these objects can be a window to past ages due to unchanged materials in their composition), technological reasons (these kind of missions allow to try new methods in real environments), and even safety procedures (to evaluate potential collision threats).

In this master thesis, an orbital propagator is developed allowing simulations of space trajectories. To do this, Python has been used as programming language to include the most significant natural perturbation forces as well as the possibility of thrust application by onboard propulsion. These perturbations and thrusts can alter the spacecraft movement, and thus are studied using algorithms implemented in Python that solve numerically differential equations. In addition, a graphic interface has been designed to ease the incorporation of the input data in a simpler way, and to select different output options to obtain the implementation of the orbital propagator for the requested mission.

Lastly, these tools have been applied to study and simulate possible trajectories with NEOs as destination.