En primer lugar, cada sonda espacial cambia de dirección constantemente debido a la atracción gravitatoria del Sol, los planetas y las lunas. Por ejemplo, la sonda Parker Solar orbita el Sol cada pocos meses, cambiando su movimiento (como lo ve, por ejemplo, un observador estacionario con respecto al Sol y sobre su polo norte) en 360 grados completos cada vez. Para la mayoría de las sondas la mayor parte del tiempo, esto se puede aproximar diciendo que están siguiendo una órbita alrededor de un planeta (por ejemplo, el Mars Reconnaisance Orbiter, que orbita alrededor de Marte) o el Sol (la sonda Parker Solar). Llamemos a eso su "órbita principal".

Cuando una sonda pasa cerca de otra Luna o planeta, su órbita principal cambiará. Este cambio puede ser bastante dramático, y los diseñadores de misiones lo aprovechan para llevar las sondas a donde las quieren. Parker Solar Probe realiza muchos encuentros con Venus, con el fin de ajustar su órbita cada vez más cerca del Sol. Los Voyagers utilizaron sus encuentros con Júpiter y Saturno para acelerar y dirigir sus cursos hacia el sistema exterior. Cassini usó muchos encuentros con Titán para ajustar su trayectoria, y así sucesivamente.

Para los cambios introducidos "artificialmente" al disparar cohetes, tienden a ser relativamente pequeños, porque cada kilo de combustible para cohetes que tienes que llevar es un kilo menos para instrumentos, etc. Los más grandes que conozco son las quemaduras de frenado necesarias para las sondas. para ser capturados en órbita alrededor de su planeta de destino. Por ejemplo, la misión Gallileo a Júpiter se ralentizó en 630$ms^{-1}$para entrar en la órbita de Júpiter. La mayoría de las veces, una quema mucho más pequeña con meses de anticipación logrará cualquier objetivo que se necesite usando menos combustible.

La excepción obvia son las sondas de impulso iónico, como Dawn y Osiris-Rex. Estos pueden lograr cambios bastante grandes en la trayectoria durante un período de años mediante un empuje muy pequeño pero prolongado utilizando solo una cantidad muy pequeña de combustible. Estos cambios pueden representar varios$km s^{-1}$durante unos años.

Releyendo la pregunta, ¿quizás estás preguntando sobre cambios no planificados ? Varias personas han mencionado misiones secundarias en los comentarios, que no estaban planeadas (al menos definitivamente) en el momento del lanzamiento, pero se agregan más tarde, usando el combustible que queda. Estos casi siempre involucran cantidades muy pequeñas de empuje del cohete, porque rara vez hay mucho combustible disponible. New Horizons se desvió después de Plutón, pero con un cambio de velocidad bastante pequeño durante mucho tiempo. Gallileo y Cassini tenían extensiones de misión, pero hicieron la mayor parte de sus maniobras utilizando la gravedad de varias lunas. Estos podrían llamarse replanificados .

Más cerca de lo que quizás tenga en mente: la trayectoria de la sonda Cassini tuvo que ajustarse para superar una falla en el diseño del enlace de telemetría al módulo de aterrizaje Huygens. No puedo encontrar ningún dato sobre qué tan grande fue ese cambio.

New Horizons tenía un plan de contingencia para cambiar de rumbo cerca de Plutón si se descubrían lunas inesperadas a medida que se acercaba, pero esto no era necesario.

Otro contendiente sería la Estación Espacial Internacional, que cambia ligeramente de rumbo de vez en cuando para evitar la basura en órbita.

viajero 1

En 1980, las dos naves espaciales Voyager pasaron por Saturno. Mientras que la Voyager 2 continuó hacia Urano y Neptuno, la Voyager 1 podría haber ido a Plutón o haber mirado más de cerca a Titán. El equipo de la Voyager optó por Titán , y la mejor ruta para ello implicó pasar por debajo del polo sur de Saturno, que a su vez redirigió a la Voyager 1 hacia arriba y fuera del plano de la eclíptica del Sistema Solar, un cambio de ángulo de unos 35 grados. Todas las ayudas de la gravedad funcionan de esta manera hasta cierto punto, pero por lo general no cambian de dirección tan drásticamente.

Toda la maniobra se ejecutó según lo previsto, pero no se planeó en detalle antes del lanzamiento, por lo que lo consideraría intencional e imprevisto (en el lanzamiento).

¡ Ulysses se desplegó desde el transbordador espacial, quemó su cohete sólido y voló hacia el polo sur de Júpiter, que giró alrededor de 90 grados hacia arriba fuera de la eclíptica!

Por supuesto, nuestro Sol, siendo aún más fanático del control que el poderoso Júpiter, dijo: "¡Oh, no, no lo harás!" y mantuvo la nave espacial en una órbita altamente elíptica de 6,2 años con una inclinación de 79,1° y una excentricidad de 0,60.

Para obtener más información, consulte:

• ¿Podría una trayectoria desde la Tierra realmente envolverse alrededor de Júpiter y luego dirigirse directamente hacia el Sol?
• ¿Cómo habría ayudado un sobrevuelo de Júpiter a llegar al Sol? ¿Por qué luego se descartó?
• ¿Cuál es la inclinación heliocéntrica más alta alcanzada por una sonda de espacio profundo, sin usar los planetas exteriores?
• ¿Podría algún vehículo de lanzamiento moderno haber puesto a Ulysses en su polo heliocéntrico sin ir primero a otro planeta?
• ¿Por qué la sonda Ulises llegó a Júpiter mucho más rápido que Galileo?
• ¿Cuántas naves espaciales desplegadas desde la ISS han escapado de la órbita terrestre? ¿Hay planes para alguno en un futuro próximo?

Fuente: ¿Podría una trayectoria desde la Tierra realmente envolverse alrededor de Júpiter y luego dirigirse directamente hacia el Sol?

La sonda de espacio profundo Dawn [1] gastó más de 10 km/s de delta-v después de su lanzamiento, principalmente para entrar en una órbita alrededor del asteroide Vesta y luego transferirse y entrar en una órbita alrededor de Ceres. Esto es equivalente al delta-v entregado por el vehículo de lanzamiento (que era una tercera etapa sólida Delta II + PAM-D) [2].

Hasta donde yo sé, este es el récord actual del mayor cambio de velocidad posterior al lanzamiento. La misión fue planeada con este enorme presupuesto delta-v en mente.

Fue posible solo porque la sonda usó propulsores de iones en lugar de cohetes químicos. "Dawn está propulsado por tres propulsores de iones que reciben energía de dos paneles solares masivos que abarcan 19,7 metros de punta a punta. Los motores entregan un empuje de 90 milinewtons en un impulso específico de 3100 segundos; se alimentan de tanques que inicialmente contenía 425 kilogramos de propelente de xenón que le dio a Dawn un presupuesto delta-v de más de 10 km/s". [4] Otra fuente incluso menciona un presupuesto delta-v de 12 km/s [3].

[1] Amanecer - http://www.astronautix.com/d/dawn.html

[2] La misión Dawn a Vesta y Ceres - https://tfaws.nasa.gov/TFAWS12/Proceedings/TFAWS2012-IN-004.pdf

[3] Transferencias de órbita para las operaciones Vesta de Dawn: Experiencia en diseño de misiones y navegación - https://issfd.org/ISSFD_2012/ISSFD23_IN2_4.pdf

[4] Descripción general de la misión y la nave espacial Dawn: https://spaceflight101.com/spacecraft/dawn-spacecraft-mission-overview/

Se suponía que la nave espacial japonesa Hiten lanzaría una sonda lunar, la Hagoromo, a la órbita lunar, pero la Hagoromo falló, por lo que Hiten entró en la órbita lunar. Inicialmente, Hiten estaba destinado a pasar solo por la Luna y no entrar en la órbita lunar. Tras la falla del Hagoromo, la trayectoria del Hiten cambió para que fuera capturado por la gravedad de la luna. Esta sonda espacial utilizó una técnica llamada transferencia de baja energía para crear un gran cambio en la trayectoria usando solo una pequeña cantidad de combustible.

Si bien solicitó grandes cambios intencionales, también existe la anomalía de Pioneer , que definitivamente fue un pequeño cambio no intencional y no planificado en la órbita de las sondas. Lo más probable es que esto se deba a que la radiación térmica emitida por las sondas de manera desigual proporciona un empuje pequeño e inesperado.