С новыми силами взялся Циолковский за работу. Он написал целый ряд книг и статей, в которых развивал свои идеи о полётах в мировое пространство.
Каким же должен быть межпланетный корабль? В поисках ответа на этот вопрос Циолковский обратил внимание на ракету.
Ракета была известна ещё в глубокой древности. Трубка, набитая порохом, закрытая с одного конца и открытая с другого, с длинной палкой-хвостом для устойчивости в полёте — таково её устройство. Слово «ракета» в переводе и значит «трубка». Газы, которые образуются при сгорании пороха, вытекают через открытый конец трубки, и в результате отдачи она двигается вперёд. Посмотрите на нарисованную здесь модель реактивного пароходика. В яичную скорлупу налита вода. Нагреваясь, она превращается в пар. Струя пара выбивается через отверстие в скорлупе, и отдача заставляет пароходик двигаться.
Слово «реактивный» происходит от слова «реакция», что значит «отдача». С отдачей знаком каждый, кто хоть раз стрелял из ружья. При выстреле пороховые газы выталкивают пулю и толкают ружьё в обратную сторону — приклад ударяет в плечо стрелка. Ракету можно уподобить пушке, стреляющей холостыми зарядами.
Ракета издавна применялась на войне для переброски зажигательных и разрывных снарядов, для освещения местности и сигнализации. Во время салютов небо расцвечивается разноцветными огнями — это взлетают фейерверочные ракеты.
С давних пор славились русские ракетные мастера. Зная, что ракета может перебрасывать на расстояние довольно тяжёлые снаряды, многие изобретатели предлагали использовать её для полёта человека. Русский изобретатель Николай Иванович Кибальчич в 1881 году разработал проект первого в мире ракетного порохового самолёта.
Много веков в ракетах употреблялся, как горючее, порох. Константин Эдуардович предложил применить для ракет более выгодное жидкое топливо и заложил основы современной ракетной техники. Циолковский впервые увидел в ракете будущий межпланетный корабль.
Ракета способна развить нужную скорость и притом постепенно, потому что горение топлива в ней можно регулировать по нашему желанию. На ней можно взлететь не только с Земли, но и с Луны или какой-либо планеты, потому что можно взять запас топлива и для обратного рейса. Она может лететь в пустоте, потому что сила, движущая ракету, образуется в ней самой и не зависит от того, есть вокруг воздух или нет — это самодвижущийся летательный аппарат. Так писал Циолковский, доказывая свои выводы математическими расчётами.
Он вычислил, сколько же ракета должна взять с собой топлива, чтобы покинуть нашу планету. Оказалось, что запас этот очень велик, и небесный корабль, хотя бы и огромных размеров, не в состоянии его вместить. Понадобилось бы топлива почти в 200 раз больше, чем весит сама ракета — только чтобы улететь с Земли. Нельзя забывать и про обратный путь, но тогда придётся захватить топлива ещё больше.
Правда, не на всём пути потребуется расходовать топливо. После того, как ракета преодолеет земное притяжение, она полетит дальше без затраты энергии, подобно планете, обращающейся вокруг Солнца. Под действием могучего солнечного притяжения и притяжения других небесных тел ракетный корабль помчится в межпланетных просторах. Но ракета прежде должна развить необходимую скорость (для полёта на Луну, как мы говорили, — примерно 11 километров в секунду), а для этого и нужно так много топлива.
Циолковский придумал, как обойти препятствия. Нелегко было справиться с трудностями, но учёный сумел найти выход в составной ракете или ракетном поезде. Ракетный поезд — соединение нескольких ракет. Но только в поезде бывает обычно один паровоз и много вагонов, а здесь все паровозы и один вагон.
Одна ракета, головная — пассажирская, остальные служат ускорителями, — они постепенно разгоняют её, пока не будет набрана достаточная скорость. Сделав своё дело, ускорители поочерёдно отделяются от поезда и спускаются обратно. Оставшаяся ракета, которой ускорители помогли победить притяжение Земли, продолжает путь. У неё остался запас топлива, нужный для взлёта с Луны, и она сможет благополучно закончить перелёт.
Современная наука решает теперь задачу практического использования атомной энергии. Применение атомной энергии в ракетных двигателях обещает значительно снизить запас нужного для межпланетных перелётов топлива. Тогда даже одиночная, несоставная ракета смогла бы вылететь в мировое пространство.
Циолковский представил себе, как может выглядеть корабль Вселенной. В передней его части находится помещение для людей, различных приборов и припасов. Большую же часть корабля занимает помещение для топлива и ракетный двигатель. В двигателе есть камера, куда накачивается насосами жидкое горючее, например, нефть и жидкий кислород (окислитель). Горючее в камере сгорает, образуется много горячих газов, которые с огромной скоростью вырываются наружу через длинную расширяющуюся трубу — сопло, двигая ракету. У конца трубы установлены рули из тугоплавкого материала. Поворачивая рули, можно отклонить поток газов — тогда повернётся и сама ракета. Так пилот будет управлять полётом корабля в безвоздушном пространстве.