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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