运动三个阶段

与月球火箭类似，行星际飞行器大致也分三类：飞向、接近或绕过目标行星、击中目标行星(硬著陆和软著陆)和人造行星卫星。行星际飞行器的运动基本上可以认为是在地球﹑太阳和其他行星的引力作用下的限制性多体问题。利用作用范围可以把它简化为几个受摄二体问题。

行星际飞行器的飞行可分为三个阶段：

（1）从地球附近发射到脱离地球作用范围前；它除了受地球的引力(包括地球形状摄动)作用以外，还受地球大气的阻力和月球﹑太阳引力的作用。它相对于地球的运动轨道接近于双曲线。这一阶段的飞行时间很短。

（2）脱离地球作用范围后到进入目标行星作用范围前——过渡轨道，主要研究飞行器的日心运动，飞行器在太阳(有时还考虑某些行星)的引力作用下，相对于太阳的运动轨道基本上是一个椭圆。这一阶段飞行时间最长，是飞行器运动的主要阶段。

（3）进入目标行星作用范围；这时飞行器在目标行星和太阳的引力作用下运动，它相对于目标行星的运动轨道接近于一条双曲线。如果要使飞行器成为行星的人造卫星或者在行星表面上软著陆，则需要利用制动火箭使飞行器减速。这个阶段持续时间也很短。有些飞行器是同时飞往几个行星的，例如“先驱者”11号﹑“水手” 10号和“航行者”2号等。这些飞行器的运动除了上述三个阶段外，当进入“过路”行星的作用范围时必须考虑这些行星的引力作用，直到完全脱离它们的作用范围为止，对于需要回收的行星际飞行器，它的返回轨道也经历上述几个阶段，只是过程相反，即把目标行星当作出发行星，把地球当作目标行星。

运动轨道

行星际飞行器的运动主要是在轨道过渡阶段，这个阶段的轨道设计十分重要。选择什么样的过渡轨道以使能量消耗不大而飞行时间又较短的最优化问题，以及飞行中几次靠火箭推力换轨的轨道过渡问题，都是行星际飞行器动力学的重要问题。最节省能量的过渡轨道是日心椭圆轨道，它在近日点和远日点上分别与相应的两个行星的运动轨道相切，故又称双切轨道。这种过渡轨道是霍曼在1925年首先提出的﹐也称霍曼轨道。

霍曼轨道以太阳为一个焦点，远日点（或近日点）和近日点（或远日点）分别位于地球轨道和目标行星轨道上。轨道的长轴则等于地球轨道半径与目标行星轨道半径之和。沿著双切轨道运动的飞行器从地球到目标行星的飞行时间，是这个椭圆运动周期的一半。根据各个行星的平均轨道半径，求出从地球沿双切轨道向行星发射飞行器的速度V 和飞行时间△t 。用能量最省航线飞向远距离行星的时间太漫长，如飞向冥王星约需46年。为节省时间，需采用其他航线，或者在航程中用自备动力加速，或者借助其他行星的引力加速，但这样一来，其轨迹不再是单纯的椭圆、抛物线或双曲线了。

在实际应用中，为了克服火箭发射场地理位置的局限，飞向月球和行星的探测器一般先进入绕地球飞行的过渡轨道，然后在合适的方位上加速进入预定航线。为了便于修正轨道和节省燃料，在空间飞行中还设计一种驻留轨道，它们是围绕著地球和目标行星飞行的卫星轨道。

行星的运动轨道不是圆形，而基本上是一个椭圆，它们的轨道也并不在同一平面上，因此，行星际飞行器的运动实际上将更为复杂些。都用天体力学数值方法计算它们的轨道。

作用范围

质量较小的天体周围的一个受引力作用的区域。它的边界一般取以为中心、半径长度为的球面，因此又称为作用球。设质量较大的天体M 和质量较小的天体之间的距离为A 。另一质点P 在m 的作用范围内时，主要考虑对它的引力，M 对它的引力则作为摄动力；P 在的作用范围外面时，主要考虑M 对它的引力，而以对它的引力作为摄动力。在近似讨论时，往往先忽略摄动力，将P 在和M 的引力作用下运动的三体问题简化为两个二体问题。

根据不同的需要，作用范围的半径ρ 有三种不同的取法：

（1）以M 对P 点直接引力作为标准的作用范围半径取为这种作用范围又称引力范围。

（2）以对P 点的引力和摄动力大小之比作为标准的作用范围半径取为这就是通常所说的作用范围。

（3）以平面圆型限制性三体问题的拉格朗日特解L 到天体的距离为作用范围半径，近似地取为这种作用范围称作希尔范围，主要应用于天体演化学。

霍曼转移

两个高度不同的轨道间转移经常用到的一种方式是霍曼转移，霍曼转移所用的轨道是一近地点在较低高度、远地点在较高高度的椭圆轨道。