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Coordinación General de Formación de Capital Humano en el Campo Espacial

Modelado de misiones espaciales usando GMAT

Carlos Duarte

México, D.F.5 de octubre de 2015

Objetivo de la presentación

• Presentar a la herramienta General Mission Analysis Tool,

GMAT, como un auxiliar en el modelado de trayectorias

espaciales.

• Explorar sus capacidades

• Motivar a aprender su manejo

Contenido

Diseño de misiones

¿Qué es?

¿Cómo se hace?

GMAT

Características

Demostración

Limitaciones de GMAT

Cómo empezar

Conclusiones

Diseño de misiones

El diseño de una misión contesta a la pregunta:– ¿Cómo muevo una nave del punto A al punto B en el espacio?

– Tiene muchas implicaciones sobre todos sistemas de la nave

– Aquí nos restringiremos al modelado de trayectorias

– Generalmente hay muchas respuestas posibles

– Nos interesa explorar varias• La más rápida

• La más económica

• La más segura

• La óptima

¿Cómo modelamos una trayectoria?

Aplicando las leyes de la física

F=maCaracterísticas de la nave

MasaFormaMotoresCantidad de combustible

FuerzasGravedad Presión de la radiación solarArrastre atmosféricoPropulsiónCorrección relativista

Atracción del Sol

Atracción de la Tierra

Presión de radiación

Propulsión

Arrastre atmosférico

Posición de la cámara

¿Cómo modelamos una trayectoria?

Infraestructura

– Modelos de gravedad y otras fuerzas

– Sistemas de coordenadas

– Formatos de tiempo

– Representaciones de estado

– Constantes físicas

– Formatos de archivos

– Gráficas

Algoritmos– Integración numérica

– Optimización

– Corrector diferencial

¿Cómo modelamos una trayectoria?

Software

STK: http://www.agi.com/

FreeFlyer: http://www.ai-solutions.com/productsservices/freeflyer/overview.aspx

MATLAB

Herramientas propias en Perl, C, Java, etc.

GMAT: General Mission Analysis Tool

• Permite modelar y optimizar trayectorias– LEO, lunares, interplanetarias

• Varias plataformas: Windows, Mac, Linux

• Escrita en C++ con wxWidgets

• Diversos modelos, optimizadores, estimadores

• Varios sistemas de coordenadas

• Gráficas: 3D OpenGL, Graficado 2D

• Extensible a través de plugins, funciones nativas, funciones de MATLAB

• Lenguaje script

• Pero sobre todo: GRATUITA

GMAT: General Mission Analysis Tool

• Desarrollado entre el Centro Espacial Goddard de NASA y un equipo de la industria privada

• Contribuciones adicionales de otros centros de NASA, otras agencias, industria, academia y usuarios internacionales

• Código abierto, liberado bajo el NASA Open SourceAgreement (NOSA)

• Distribuido al público por SourceForgewww.sourceforge.net

Barra de Menú

Ventana 3D

Barra de Herramientas

Pestaña de Recursos

Pestaña de Misión

Pestaña de Salida

Árbol de Recursos

Ventana de Mensajes

Barra de Status

Ventana 2D Ventana de Gráficas

Interfaz de usuario GUI (Windows)

Componentes principales

Árbol de recursos• Despliega los recursos organizados en grupos.

– Descripción de la nave

– Estado inicial

– Modelos de propagación

– Sistemas de coordenadas

– Formato del tiempo

– Formato de reportes

– etc

• Se pueden crear con el mando de script Create

Árbol de Misión• Despliega mandos que controlan la secuencia de eventos en una misión

– Encendido de motores

– Alcanzar un condición determinada

– Etc

• Contiene todas las líneas de script después del mando de script BeginMissionSequence

Árbol de Salida• Contiene las formas de salida tales como reportes o gráficas

– 3D, 2D, etc

Demostración

Editor de scripts

Ventana de edición

Indicador de sincronización GUI/script

Menú de edición

Lista de scripts

Indicador de status del editor

Indicador del status de guardado

Botones de sincronización

Controles de archivo

Limitaciones de GMAT

Comparado con software de paga como STK, GMAT tiene

algunas limitaciones

– Limitado modelar trayectorias

– No es posible cambiar la forma de la nave (esférica)

– No es posible generar películas

– Limitado a mecánica celeste, no es posible modelar drones por

ejemplo

Ahora a usarlo

Para descargarlo:

www.sf.net/projects/gmat

Hacer los tutoriales

Analizar los ejemplos (GMAT trae más de 40 ejemplos)

Transferencia lunar

Transferencia a Marte

Puntos de Lagrange

GTO

Recursos

Documentación

www.gmat.sf.net/docs

Wikiwww.gmat.ed-pages.com/wiki

Foro:www.gmat.ed-pages.com/forum

Blogwww.gmat.sf.net/blog

Colabora

Recrea una misión interesante y compártela en la biblioteca

Mejora la calidad del código

Identifica problemas

Mejora la documentación

www.gmat.ed-pages.com/HowCanHelp

¡Muchas gracias!

Carlos DuarteAgencia Espacial Mexicanawww.educacionespacial. aem.gob.mxwww.haciaelespacio.orgwww.ustream.tv/channel/hacia-el-espacio@haciaespacioAEM@KarlozDuarte