Именно эта идея зажгла К. Э. Циолковского и, дав толчок его философским и прагматическим размышлениям, превратила его в первого идеолога и теоретика освоения человеком космического пространства. Его классическая формула: «Сначала неизбежно идут: мысль, фантазия, сказка. За ними шествует научный расчет, и уже в конце концов исполнение венчает мысль» – совершенно прозрачно подразумевает Н. Ф. Федорова как деятеля первого, а самого К. Э. Циолковского – второго этапа этой последовательности.
Работа К. Э. Циолковского «Будущее Земли и человечества», ярко и предметно изображающая наглядные картины грядущего преобразования нашей планеты, по сути дела, представляет собой конкретизацию федоровских мечтаний о регулировании природы.
Однако наибольшее практическое значение для будущего освоения космоса имела разработка К. Э. Циолковским теории движения ракет. Мысли об использовании принципа реактивного движения в космосе высказывались им еще в 1883 году, однако полностью теория реактивного движения была изложена им лишь тринадцать лет спустя. В 1903 году К. Э. Циолковскому удалось опубликовать часть статьи «Исследование мировых пространств реактивными приборами», обосновавшую реальную возможность их применения для межпланетных сообщений (продолжения этой статьи публиковались в 1911, 1912 и 1914 годах). К. Э. Циолковский вывел формулу конечной скорости движения ракеты (не зная, что до него она была открыта народовольцем Кибальчичем накануне казни – об этом стало известно лишь десятилетия спустя).
Его исследования впервые показали возможность достижения космических скоростей, доказав тем самым принципиальную осуществимость межпланетных полетов.
К. Э. Циолковский впервые решил задачу посадки космических аппаратов на поверхность планет, лишенных атмосферы, а затем приближенно рассмотрел влияние атмосферы на полет ракеты. В 1926–1929 годах он разработал теорию многоступенчатых ракет.
Он первым изучил вопрос о ракете – искусственном спутнике Земли и высказал идею создания орбитальных околоземных станций как искусственных поселений, использующих энергию Солнца, а также промежуточных баз для межпланетных сообщений. Он рассмотрел медико-биологические проблемы, возникающие при длительных космических полетах, и внимательно рассматривал возможность экономического использования спутников Земли.
Многие из предложенных