Matematyka jest używana w astronomii do obliczania tras dla satelitów, rakiet i sond kosmicznych. Ponadto matematyka jest używana w globalnym systemie pozycjonowania, do przesyłania komunikatów po skompresowaniu danych oraz do kodowania obrazów i modelowania elementów w celu budowy statków kosmicznych.
Matematyka i astronomia są blisko spokrewnione od czasu ich powstania. Jeden z założycieli matematyki, Pitagoras z Samos, teoretyzował o sferach, do których dołączona jest każda planeta. Klaudiusz Ptolemeusz, w drugim wieku naszej ery, opracował geocentryczny matematyczny model Układu Słonecznego, który był używany do czasu Kolumba. Kopernik był matematykiem i astronomem, który opracował heliocentryczny model Układu Słonecznego.
W XVII wieku Johannes Kepler badał matematycznie orbitę planety, podczas gdy Isaac Newton odkrył prawa grawitacji i opisał ruch planet w stosunku do siebie nawzajem. Równania Newtona są nadal używane do obliczania sił grawitacyjnych.
Jako współczesny przykład astronauci używają matematyki do kierowania wahadłowcem kosmicznym, który porusza się z prędkością 17.500 mil na godzinę do stacji kosmicznej w celu spotkania. Złożone obliczenia matematyczne muszą być wykonane tak, aby dwa obiekty poruszające się z dużą prędkością mogły się spotkać w jednym punkcie, nie powodując wzajemnych szkód. Nowoczesne narzędzia matematyczne, takie jak analiza błędów i maksymalna zasada, pomagają zoptymalizować trajektorie statków kosmicznych.
