Всю жизнь Циолковский провел в отрыве от мировой и российской науки. В третьем классе его исключили из школы — из-за частичной глухоты. Но он продолжил учиться самостоятельно по небольшой отцовской библиотеке. Поверив в способности сына, отец отправил его в Москву, поступать в Высшее техническое училище (ныне МГТУ им. Баумана), но Константин предпочел заниматься самостоятельно.

Большинство научных работ Константин Циолковский написал в Боровске и Калуге. Зачастую он повторно шел по уже пройденному другими учеными пути. Так, в 1881 году Циолковский пишет труд «Теория газов» и передает ее через знакомого в Русское физико-химическое общество, однако получает от Менделеева ответ, что данная теория уже была изобретена 25 лет назад.

От дирижабля до самолета

Циолковский увлекался идеями создания металлического дирижабля, но ни одна из его работ не была принята Императорским русским техническим обществом. Когда наступил черед управляемого полета, он пришел к идее аэроплана с металлическим каркасом. В 1894 году Циолковский пишет статью «Аэростат, или птицеподобная (авиационная) летательная машина», где описывает возможность полета цельнометаллического моноплана с толстым изогнутым крылом, — за девять лет до первых полетов деревянного биплана братьев Райт.

Деньги на эксперименты и постройку моделей летательных аппаратов Циолковский брал из небольшого семейного бюджета — других источников финансирования у него практически не было. Свою квартиру он превратил в аэродинамическую лабораторию, создав первую в России аэродинамическую трубу. Позже его работы в области аэродинамики помогут другому российскому ученому, Николаю Жуковскому, объяснить принцип подъемной силы самолета.

Формула Циолковского

После авиации Циолковского заинтересовали космические полеты. С 1896 года он занимается теорией движения реактивных аппаратов. Решая задачу по нахождению скорости объекта переменного состава (когда масса ракеты уменьшается из-за сгорания топлива) в отсутствие внешних сил и постоянстве работы двигателя, Циолковский приходит к формуле

V = I ln (M₁/M₂),

где V — конечная скорость летательного аппарата, I — удельный импульс ракетного двигателя (отношение тяги двигателя к секундному расходу массы топлива), M₁ — начальная масса летательного аппарата, а M₂ — конечная масса летательного аппарата.

С ее помощью можно определить скорость ракеты под воздействием тяги реактивного двигателя. Впервые она появилась в рукописи Циолковского «Ракета» от 23 мая 1897 года по григорианскому календарю.

Впоследствии формула была уточнена: в условиях реального полета на ракету кроме тяги двигателей действуют и другие силы: гравитация, сопротивление среды и другие. Но именно на нее опирались первые создатели российских ракет.

Скромный калужский ученый, Циолковский предсказал будущее лучше любого фантаста. Именно он предложил концепцию многоступенчатой ракеты, или, в его терминологии, «ракетного поезда». Ему же принадлежит идея запуска ракет с наклонных направляющих — ее реализуют во время Второй мировой войны в советских системах залпового огня.