Les mathématiques sont utilisées en astronomie pour calculer les itinéraires des satellites, des fusées et des sondes spatiales. De plus, les mathématiques sont utilisées dans le système de positionnement global, pour transmettre des messages lorsque les données sont compressées, et pour coder les images et la modélisation des éléments pour construire des engins spatiaux.
Les mathématiques et l'astronomie sont étroitement liées depuis leur création. L'un des fondateurs des mathématiques, Pythagore de Samos, a théorisé sur les sphères auxquelles chaque planète est attachée. Claudius Ptolémée, au IIe siècle après JC, a développé un modèle mathématique géocentrique du système solaire qui a été utilisé jusqu'à l'époque de Colomb. Copernic était un mathématicien et astronome qui a développé le modèle héliocentrique du système solaire.
Au 17ème siècle, Johannes Kepler étudiait mathématiquement les orbites des planètes, tandis qu'Isaac Newton découvrait les lois de la gravité et décrivait le mouvement des planètes les unes par rapport aux autres. Les équations de Newton sont encore utilisées pour calculer les forces gravitationnelles.
À titre d'exemple moderne, les astronautes utilisent les mathématiques pour diriger une navette spatiale qui se déplace à une vitesse de 27 500 miles par heure vers une station spatiale pour un rendez-vous. Des calculs mathématiques complexes doivent être effectués pour que les deux objets se déplaçant à grande vitesse puissent se rencontrer en un point sans s'endommager. Les outils mathématiques modernes tels que l'analyse des erreurs et le principe du maximum aident à optimiser les trajectoires des engins spatiaux.
