Matematica este folosită în astronomie pentru a calcula rutele pentru sateliți, rachete și sonde spațioase. În plus, matematica este utilizată în sistemul global de poziționare, pentru transmiterea mesajelor atunci când datele sunt comprimate și pentru codarea imaginilor și modelarea elementelor pentru a construi nave spațiale.
Matematica și astronomia au fost strâns legate de la începutul lor. Unul dintre fondatorii matematicii, Pitagora de Samos, a teoretizat despre sferele la care este atașată fiecare planetă. Claudius Ptolemeu, în secolul al II-lea d.Hr., a dezvoltat un model matematic geocentric al sistemului solar care a fost folosit până la vremea lui Columb. Copernic a fost un matematician și un astronom care a dezvoltat modelul heliocentric al sistemului solar.
În secolul al XVII-lea, Johannes Kepler a studiat matematic orbitele planetei, în timp ce Isaac Newton a descoperit legile gravitației și a descris mișcarea planetelor în raport unul cu celălalt. Ecuațiile lui Newton sunt încă folosite pentru calcularea forțelor gravitaționale.
Ca un exemplu modern, astronauții folosesc matematica pentru a dirija o navetă spațială care se deplasează cu o viteză de 17.500 de mile pe oră la o stație spațială pentru o întâlnire. Calculele matematice complexe trebuie realizate astfel încât cele două obiecte care se mișcă la viteză mare să se poată întâlni într-un singur punct fără să se deterioreze reciproc. Instrumentele matematice moderne, cum ar fi analiza erorilor și principiul maxim ajuta la optimizarea traiectoriilor navelor spațiale.
