Investigadores del grupo ISCAR (Ingeniería de Sistemas, Control, Automatización y Robótica) de la Universidad Complutense de Madrid (UCM) utilizan técnicas basadas en el comportamiento de los seres vivos, como los enjambres, para planear las misiones espaciales interplanetarias. El impulso que recibe un satélite en una misión espacial al pasar cerca de la órbita de algún planeta se puede aprovechar para reducir el coste y la duración de la misión.
La planificación de las misiones espaciales interplanetarias conlleva el análisis y estudio de una serie de condiciones que deben cumplirse de forma que las hagan posibles, dadas las limitaciones físicas impuestas por los satélites y por el combustible requerido.
Algunos investigadores del grupo ISCAR (Ingeniería de Sistemas, Control, Automatización y Robótica) de la UCM utilizan técnicas evolutivas bioinspiradas basadas en enjambres para calcular el recorrido óptimo y los momentos y posiciones en los que conviene despegar o pasar por la órbita de un determinado planeta. De esta forma se aprovecha el impulso proporcionado por éste para reducir el coste de la misión o la duración de la misma.
Las misiones interplanetarias tienen como objetivo la exploración de algún planeta relativamente lejano a la tierra. En estos trayectos, el consumo de combustible necesario para mantener una velocidad en el espacio es un elemento importante a tener en cuenta. Afortunadamente, si en el recorrido se pasa cerca de la órbita de algún otro planeta, se puede aprovechar el impulso que proporciona la gravedad de éste. Es lo que se denomina asistencia gravitacional. En ese caso, el planeta que está en el recorrido proporciona una fuerza que impulsa al satélite a seguir en su trayectoria, incrementando su velocidad.
Se puede buscar esta asistencia diseñando una trayectoria óptima, es decir, los planetas que hay que recorrer de forma que la asistencia gravitacional proporcionada por ellos permita alcanzar el objetivo final minimizando el consumo. Esta política de recorrer varios planetas puede lógicamente alargar la duración de la misión, lo que a su vez conlleva un mayor gasto de combustible, por lo que habrá que buscar un compromiso entre el tiempo de vuelo del satélite y el gasto de combustible.
Optimización entre las distintas variables
Es aquí donde algunas de las técnicas que provienen de la Inteligencia Artificial han aportado soluciones a estos problemas de optimización multivariable, en los que hay varios intereses contrapuestos. Estos problemas no tienen una solución única, y la técnica evolutiva de los enjambres nos permite tener una panorámica de posibles soluciones en los que se puede analizar este compromiso.
“Por ejemplo, hemos mostrado (ver imagen) un ejemplo concreto de dos posibles trayectorias para llegar a Saturno desde la Tierra. En ese caso, los planetas recorridos son: Tierra-Venus-Venus-Tierra-Júpiter-Saturno (EVVEJS). Aún coincidiendo en el orden del recorrido hay diversas posibilidades ya que los planetas describen órbitas más o menos circulares con una cierta periodicidad, por lo que puedes encontrarlos en distintas posiciones. En una de las opciones (parte derecha) la trayectoria recorrida es menor y se alcanza Saturno en un punto de su órbita más cercano a la posición del satélite cuando está en la órbita de Júpiter”, explica Matilde Santos, catedrática de Ingeniería de Sistemas y Automática de la UCM y coautora del estudio publicado en la revista Engineering Applications of Artificial Intelligence.
En definitiva, algunas de las técnicas de la inteligencia artificial bioinspiradas, como son los enjambres, que simulan el comportamiento evolutivo de los seres biológicos, se pueden aplicar a la resolución de problemas complejos como es la optimización de trayectorias interplanetarias con asistencias gravitacionales
Referencia bibliográfica:
Alonso Zotes F, Santos Peñas M., Particle swarm optimisation of interplanetary trajectories from Earth to Jupiter and Saturn. Engineering, Applications of Artificial Intelligence (September 2011), doi:10.1016/j.engappai.2011.09.005
