Пертурбационный маневр впервые был разработан нашим соотечественником, гениальным самоучкой Юрием Васильевичем Кондратюком в двадцатых годах прошлого столетия, впервые применен в 1959 г. во время полета советской станции «Луна-3», передавшей на Землю изображение обратной стороны Луны. С семидесятых годов он широко используется во всем мире.

Цель пертурбационного маневра заключается в изменении величины и направления скорости космического аппарата без включения двигателей, то есть без затраты энергии, а благодаря воздействию гравитационного поля планеты и скорости ее движения по орбите.

Космический летательный аппарат, движущийся по орбите со скоростью V_{КЛАотн. Солнца}, приближается к планете, имеющей орбитальную скорость V_{планеты отн. Солнца}. КЛА входит в сферу действия планеты со скоростью DV_входа, равной геометрической разности орбитальных скоростей планеты и КЛА. Для того, чтобы КЛА вышел из сферы действия планеты, величина и направление DV_входа должны быть подобраны так, чтобы в сфере действия планеты КЛА двигался относительно нее по гиперболической орбите (рис. 1).

 При движении КЛА в поле тяготения планеты его скорость  растет до тех пор, пока он ни достигнет точки наибольшего  сближения с планетой, но затем при движении по восходящей  ветви гиперболы скорость КЛА падает из-за преодоления  тяготения планеты. Скорость входа в сферу действия планеты   DV_входа равна скорости выхода из нее DV_выхода. Таким образом,  гравитационное поле планеты не изменяет величину скорости  КЛА, а только изменяет ее направление.

 Геометрическая сумма скоростей DV_выхода из сферы действия  планеты и орбитальной скорости планеты V_{планеты отн. Солнца}  дает вектор V'_{КЛА отн. Солнца}, выражающий величину и  направление скорости КЛА, изменившейся в результате пертурбационного маневра. Если нужно, чтобы произошло увеличение скорости КЛА относительно Солнца, парабола должна располагаться за планетой по отношению к направлению ее движения по орбите (рис. 2), если требуется уменьшение скорости КЛА по отношению к Солнцу, параболу нужно располагать перед планетой (рис. 3).

Интересно, что при полетах к планетам с большой орбитальной скоростью требуются маневры торможения, а при полетах к планетам с малой орбитальной скоростью надо увеличивать скорость космического аппарата относительно Солнца.

Примем, что все планеты движутся в плоскости эклиптики по круговым орбитам со скоростями, зависящими от их расстояния от Солнца, то есть, чем дальше от центра притяжения, тем скорость меньше.

Орбиты космических аппаратов, направляемых к планетам с большой орбитальной скоростью, расположенным ближе к Солнцу, чем Земля, представляют собой внутренние эллипсы по отношению к орбите Земли. При движении в поле тяготения Солнца по такому эллипсу скорость КЛА возрастает настолько, что становится больше круговой скорости планеты-цели. Поэтому при сближении с планетой скорость КЛА приходится гасить.

К дальним планетам КЛА движутся по внешним эллипсам относительно орбиты Земли. По мере удаления от Солнца скорость КЛА падает и становится меньше круговой скорости планеты-цели. Поэтому для сближения КЛА с планетой приходится применять пертурбационный маневр с увеличением скорости.

Использование пертурбационных маневров предъявляет исключительно высокие требования к расчетам орбит космических аппаратов. Скорость и направление DV_входа должны быть рассчитаны так, чтобы из всего семейства гиперболических орбит относительно планеты использовать ту единственную, которая даст нужную по направлению и величине скорость DV_выхода, обеспечивающую новую расчетную скорость КЛА относительно Солнца .Приходится корректировать орбиту двигателями.

Часто применяются серии пертурбационных маневров, следующих один за другим. Необходимо рассчитать место и время встречи со следующей планетой и результат следующего пертурбационного маневра.

Например, космический аппарат Мессенджер провел 6 пертурбационных маневров торможения у Венеры, Земли и Меркурия прежде, чем вышел 17 марта 2011 г. на эллиптическую орбиту в сфере действия Меркурия (Рис. 4).

Космический аппарат Кассини для достижения Сатурна сначала совершил разгонные пертурбационные маневры у Венеры, Земли и Юпитера. Орбита была настолько точно рассчитана, что через 7 лет полета  он встретился с другим движущимся телом ‑ целью своего полета – Сатурном (Рис. 5).

Космический аппарат Улисс, исследовавший магнитные полюса Солнца, сначала был направлен к Юпитеру для совершения сложного пертурбационного маневра с поворотом плоскости орбиты КЛА почти на 90 градусов по отношению к плоскости эклиптики (Рис. 6).