#!/usr/bin/env python
# coding: utf-8

# # ¡Atrapa ese asteroide con poliastro!
# 
# ![NEOs](neos.png)
# 
# ### Antonio Hidalgo & Juan Luis Cano
# 
# ### 2017-07-23 PyConES 2017 @ Cáceres

# 1. Presentación (1 minutos)
# 2. Mecánica orbital (3 minutos)
# 3. poliastro (3 minutos)
# 4. Cuerpos cercanos (4 minutos)
# 5. Demo NEOS (7 minutos)
# 6. SOCIS y conclusiones (2 minutos)

# ## Presentación
# 
# ### Juan Luis Cano (core, project author) + Antonio Hidalgo (new contributor!)
# 
# ![Dev](dev.jpg)

# ## ¿Qué es la Mecánica Orbital?
# 
# ### Física → Mecánica → Mecánica Celeste → Mecánica Orbital
# 
# > Una rama de la Mecánica (a su vez una rama de la Física) que estudia problemas prácticos acerca del movimiento de cohetes y otros vehículos en el espacio

# ### Pero ¿por qué los cuerpos orbitan?
# 
# Eso da para una charla entera :) Como resumen, visualicemos este experimento mental ideado por Newton:
# 
# <img src="newtons-cannonball.jpg" alt="Newton" width="400" ></img>

# In[1]:


from IPython.display import YouTubeVideo
YouTubeVideo("iEQuE5N3rwQ", width=800, height=600)


# ## poliastro
# 
# <img src="logo_text.svg" alt="poliastro" width="500" style="float:right"></img>
# 
# * **Python puro**, acelerado con **numba** (~mismo orden de magnitud que Fortran)
# * **Licencia MIT** (permisiva)
# * Manejo de unidades físicas y escalas temporales gracias a Astropy
# * Conversión entre varias representaciones orbitales
# * Propagación analítica y numérica
# * Documentación molona 🚀 http://docs.poliastro.space/
# * ¡Versión 0.7.0 liberada hace una semana! http://blog.poliastro.space/2017/09/15/2017-09-15-poliastro-070-released-ready-pycones/
# 
# <div style="clear:both"></div>

# In[2]:


get_ipython().run_line_magic('matplotlib', 'inline')
from astropy import units as u
from astropy.time import Time

from poliastro.bodies import Earth
from poliastro.twobody import Orbit
from poliastro.plotting import plot, OrbitPlotter


# ## _Interlude: Time zones? Hold my beer_
# 
# ![Escalas temporales](time_scales.png)

# In[3]:


r = [-6045, -3490, 2500] * u.km
v = [-3.457, 6.618, 2.533] * u.km / u.s

ss = Orbit.from_vectors(Earth, r, v, Time.now())
ss


# In[4]:


plot(ss);


# ## Cuerpos cercanos
# 
# También conocidos como NEOs, del inglés Near Earth Objetcs.
# > Son cometas y asteroides a los que las  fuerzas gravitatorias del Sistema Solar han atraído a las cercanías de la Tierra.
# 
# Existen más de 16000.

# ### Tipos de NEOs
# ![tipos de neos](neo_orbit_types.jpg)

# ### ¿Por qué NEOs?
# * Aplicaciones en investigación científica.
# 
# ![Mining the Sky](mining_the_sky.jpg)

# * Riesgo de impacto contra la Tierra.
# ![impactos sobre la Tierra](bolide_events.jpg)

# ## poliastro y su paquete NEOS
# 
# Como parte del proyecto SOCIS, se ha añadido en la versión 0.7 de poliastro un paquete NEOS. Está dividido en dos módulos:

# In[5]:


from poliastro.neos import neows, dastcom5


# ## Módulo NEOWS
# 
# El módulo se basa en [este Servicio Web de la NASA](https://api.nasa.gov/api.html#NeoWS).
# 
# ![Interfaz web NEOWS](interfaz_neows.png)

# In[6]:


eros = neows.orbit_from_name('Eros')
ganymed = neows.orbit_from_name('1036') # Ganymed IAU number
amor = neows.orbit_from_name('2001221') # Amor SPK-ID

frame = OrbitPlotter()
frame.plot(ganymed, label='Ganymed')
frame.plot(eros, label='Eros')
frame.plot(amor, label='Amor')


# ## ¿Cómo funciona?

# ![SBDB](sbdb.png)

# ## Módulo DASTCOM5
# 
# Trabaja con la base de datos DASTCOM5, mantenida por la NASA y el JPL. Contiene datos sobre cometas y asteroides.

# La base de datos viene en un zip de unos ~230 MB que se puede descargar [a mano](ftp://ssd.jpl.nasa.gov/pub/ssd/dastcom5.zip) y descomprimir en `~/.poliastro`, o, más fácil, se puede usar una función de poliastro:
# ```Python
# dastcom5.download_dastcom5()
# ```

# In[8]:


atira = dastcom5.orbit_from_name('atira')[0] # NEO
wikipedia = dastcom5.orbit_from_name('wikipedia')[0] # Asteroid, but not NEO.
tomhanks = dastcom5.orbit_from_name('tomhanks')[0]
jamesbond = dastcom5.orbit_from_name('9007')[0]

frame = OrbitPlotter()
frame.plot(atira, label='Atira (NEO)')
frame.plot(wikipedia, label='Wikipedia (asteroid)')
frame.plot(tomhanks, label='Tomhanks')
frame.plot(jamesbond, label='James Bond (9007)')


# In[9]:


halleys = dastcom5.orbit_from_name('1P')

frame = OrbitPlotter()
frame.plot(halleys[0], label='Halley')
frame.plot(halleys[5], label='Halley')
frame.plot(halleys[10], label='Halley')
frame.plot(halleys[20], label='Halley')
frame.plot(halleys[-1], label='Halley')


# ## ¿Cómo funciona?

# ![dastcom5 index](dastcom5_index.png)

# ![DASTCOM5 structure](dastcom5_structure.png)

# ![Asteroid and comet structure](ast_com_structure.png)

# In[10]:


ast_db = dastcom5.asteroid_db()
comet_db = dastcom5.comet_db()

ast_db.dtype.names[:20] # They are more than 100, but that would be too much lines in this notebook :P


# In[11]:


aphelion_condition = 2 * ast_db['A'] - ast_db['QR'] < 0.983
axis_condition = ast_db['A'] < 1.3 
atiras = ast_db[aphelion_condition & axis_condition]

earth = Orbit.from_body_ephem(Earth)

frame = OrbitPlotter()
frame.plot(earth, label='Earth')

for i in range(len(atiras)):
    record = atiras['NO'][i]
    label = atiras['ASTNAM'][i].decode().strip() # DASTCOM5 strings are binary
    ss = dastcom5.orbit_from_record(record)
    frame.plot(ss, label=label)


# In[12]:


db = dastcom5.entire_db()

db[db.NAME == 'Churyumov-Gerasimenko']


# ## SOCIS y conclusiones
# 
# * Sin una persona a tiempo completo, este proyecto no habría llegado hasta aquí
# * Sin dinero, no puede haber personas a tiempo completo :)
# * Este programa no se conoce mucho en España, ¡ayudadnos a difundir!

# # _Per Python ad astra!_
# 
# * Diapositivas: https://github.com/poliastro/pycones2017-talk
# * Chat: https://riot.im/app/#/room/#poliastro:matrix.org
# 
# ## Muchas gracias :)
# 
# ![Rocket](rocket.jpg)