В 1930-1931 гг., в период напряженного творческого труда, учебы, полетов Сергей Павлович познакомился с идеями К. Э. Циолковского о реактивном движении, о космонавтике. Они поразили его воображение захватывающей новизной, необычностью, удивительной смелостью. Захотелось узнать о них поподробнее. И он засел за изучение трудов Константина Эдуардовича, других ученых, хотя времени было более чем в обрез: он работал на авиазаводе, учился в летной школе, строил планеры. До предела сократил время на сон, для разъездов завел мотоцикл и на огромной скорости носился с завода в МВТУ, из МВТУ на аэродром, с аэродрома к месту постройки планера.
Изучение трудов К. Э. Циолковского привело Сергея Павловича к мысли, что великие идеи калужского мечтателя, которые многим казались фантастическими, осуществимы. И не в таком уж далеком будущем. Они нашли в сердце Королева горячий отзвук, ибо отвечали его страстной, деятельной, увлекающейся всем новым натуре. Тут нужно отметить важную черту его характера - постоянное стремление самую отвлеченную идею пропускать через призму здравого смысла, находить практические подступы к ней, ее ближайшее техническое воплощение. Такое ближайшее воплощение захватившей его мечты о полете в космос молодой Королев вскоре увидел в установке на планер жидкостного ракетного двигателя.
Но увидел он и другое: то, что путь в космос лежит через воздушный океан, через знание законов полетов в нем, через овладение навыками конструирования различных летательных аппаратов.
Потому Сергей Павлович не замыкался в кругу собственных планерных идей. Сначала его внимание привлекли бесхвостые планеры конструкции Б. И. Черановского (на одном из них, БИЧ-8, он совершил 12 полетов, о чем подробно рассказал на страницах журнала "Самолет" в статье "Экспериментальный планер БИЧ-8"), затем он занялся конструированием своего самолета.
С первого взгляда разнохарактерные увлечения Королева могли показаться разбросанностью, неорганизованностью молодого конструктора-летчика. Но это только с первого взгляда. Целеустремленного, решительного человека, полного желания посвятить себя целиком ракетному делу, увидел в Королеве Фридрих Артурович Цандер, инженер Центрального института авиационного моторостроения. Оба - и Цандер и Королев -выступали в журнале "Самолет" со статьями, причем Фридрих Артурович так же, как и профессор Ленинградского института инженеров путей сообщения Н. А. Рынин, всячески популяризировал идею реактивного полета.
Впоследствии Сергей Павлович не раз обращался к трудам К. Э. Циолковского, многократно перечитывал их с карандашом в руках. И чем глубже он познавал теорию реактивного движения, тем больше крепла его вера в реальность задуманного. Не трудно представить себе ту радость, которую испытал Сергей Павлович при встрече с Константином Эдуардовичем в 1932 году в Доме Союзов, где отмечалось 75-летие ученого.
Константин Эдуардович был нездоров, но старался держаться бодро и весь его вид как бы говорил: "Я с вами, молодые друзья! Вперед и выше к звездам!".
В период больших успехов в конструировании планеров и приобщения к идее о реактивном полете рождался замысел самолета СК-4. Это был дипломный проект Королева в МВТУ. Выполнялся он под руководством А. Н. Туполева и был защищен Сергеем Павловичем в конце 1929 г. В начале 1930 г. он закончил МВТУ и получил диплом инженера-механика.
Самолет СК-4 строился по заданию Центрального Совета Осоавиахима и предназначался для дальних перелетов, в качестве средства связи, а также для полетов на местных авиалиниях, агитполетов и для тренировки летчиков.
По схеме это был двухместный подкосный моноплан с крылом толстого профиля, расположенным на фюзеляже. По прочности самолет был рассчитан на выполнение фигур сложного пилотажа.
На СК-4 пришлось установить мотор мощностью 60 л. с., хотя конструкция всего самолета и его центровка были рассчитаны на более мощную силовую установку вплоть до 100 л. с. Подходящего двигателя в то время не было. Шесть баков для бензина и один для масла располагались внутри крыла, в его центральной части. Небольшой дополнительный бензиновый бачок помещался в фюзеляже. Общий запас горючего рассчитывался на полет с полной нагрузкой продолжительностью до 20 часов.
Обшитое фанерой крыло легко разбиралось на три части и имело два коробчатых лонжерона и набор фанерных нервюр. Большая жесткость крыла при малой строительной высоте профиля (максимум 147 мм) и длинных свободнонесущих консолях достигалась фанерной обшивкой и укрепляющими ее стрингерами.