Aplicação de algoritmos genéticos em manobras espaciais

Abstract

Tem-se como um problema em voga o crescimento no número de detritos espaciais, o qual é gerado pelo aumento da população de ativos em órbita. Esse crescimento é devido ao aumento do número de lançamentos orbitais com o passar do tempo. Por certo que esse cenário ameaça a mobilidade e a segurança das operações espaciais, logo, justifica-se a necessidade e o uso de manobras de evasão para assim evitar colisões, e de transferências orbitais eficientes, minimizando o consumo de combustível a bordo, por conseguinte prolongando a vida útil desses ativos. A relevância dessa proposta se mostra através da adoção de algoritmos genéticos como ferramenta para a busca dessas manobras otimizadas, evidenciando a eficiência dos mesmos para solução de problemas complexos de otimização, que apresentem múltiplas variáveis e restrições embutidas. Essa abordagem oferece como vantagem uma solução de alta precisão para o cálculo dos vetores de estado orbital, como r e v, além do vetor de tempo (época), determinado pela trajetória do corpo orbital. Essa abordagem não apenas atende à demanda imediata de segurança operacional em órbita, mas também alinha-se com as necessidades globais de sustentabilidade e eficiência no ambiente espacial. Como resultado, obteve-se com sucesso a otimização dos valores propostos para os impulsos gerados durante o processo de transferência orbital.

The growing number of space debris, generated by the increasing population of assets in orbit, stands as a pressing issue. This growth is attributed to the rise in orbital launches over time. Undoubtedly, this scenario threatens the mobility and safety of space operations, thereby justifying the need for and the use of evasive maneuvers to avoid collisions, as well as efficient orbital transfers to minimize onboard fuel consumption, consequently extending the lifespan of these assets. The relevance of this proposal lies in the adoption of genetic algorithms as a tool for seeking optimized maneuvers, highlighting their efficiency in solving complex optimization problems involving multiple variables and embedded constraints. This approach offers the advantage of providing high-precision solutions for calculating orbital state vectors, such as r, v, as well as the time vector (epoch) determined by the orbital trajectory. Not only does this approach meet the immediate demand for operational safety in orbit, but it also aligns with global needs for sustainability and efficiency in the space environment. As a result, the optimization of the proposed values for the impulses generated during the orbital transfer process was successfully achieved.