Постоянные размышления о воздухоплавании и о движении в межпланетном пространстве привели Циолковского к разработке принципа реактивного движения. В 1903 году в журнале «Научное обозрение» он напечатал знаменитую статью «Исследование мировых пространств реактивными приборами», в которой впервые дал математическое обоснование ракетных полетов. Несколько позже, углубляя эти исследования, он предложил теорию ракетных «поездов». В первом варианте, считал Циолковский, большая ракета может быть составлена из нескольких малых. При взлете «поезда» толкающей является последняя (нижняя) ракета. Использовав топливо, она отделяется и падает на землю. Далее включается двигатель следующей нижней ракеты. Выработав топливо и она отделяется от «поезда». Включается следующая. И до конечной цели доберется только головная ракета, зато она достигнет скорости, какой никогда бы не достигла оставаясь одинарной. В другом варианте «поезд» мог бы состоять из параллельного соединения ракет, названного Циолковским эскадрильей. Все ракеты должны работать одновременно – до момента использования половины своего топлива. После этого недоиспользованный запас сливается в полупустые баки внутренних, а внешние ракеты отделяются.
«Сначала можно летать на ракете вокруг Земли, – мечтал Циолковский. – Затем можно описать тот или иной путь относительно Солнца, достигнуть желаемой планеты, приблизиться или удалиться от Солнца, упасть на него или уйти совсем, сделавшись кометой, блуждающей многие тысячи лет во мраке, среди звезд, до приближения к одной из них, которая сделается для путешественников или их потомков новым Солнцем. Человечество образует ряд межпланетных баз вокруг Солнца, использовав в качестве материала для них блуждающие в пространстве астероиды (маленькие луны). Реактивные приборы завоюют людям беспредельные пространства и дадут солнечную энергию в два миллиарда раз большую, чем та, которую человечество имеет на Земле. Кроме того, возможно достижение и других солнц, до которых реактивные поезда дойдут в течение нескольких десятков тысяч лет. Лучшая часть человечества, по всей вероятности, никогда не погибнет, но будет переселяться от солнца к солнцу, по мере их погасания. Нет конца жизни, конца разуму и совершенствованию человека. Прогресс его вечен. А если это так, то невозможно сомневаться и в достижении бессмертия».
В 1919 году Циолковского избрали в Русское общество любителей мироведения в Петрограде. В 1927 году – в Южное астрономическое общество. В 1928 – в Комиссию по научному воздухоплаванию, в 1932 – в Союз Осоавиахима, в 1934 – в Академию воздушного флота (почетным профессором). Многие в Калуге знали в лицо человека в длинном черном пальто, в черной шляпе, с черным шарфиком через плечо, разговаривавшего только с помощью слуховой трубы, которую он сам называл «слухачом».
«Из угла в угол протянута толстая проволока; такую тогда называли „катанка“, – вспоминал встречу с Циолковским в Калуге писатель Виктор Шкловский. – В углу висит керосиновая лампа под крашеным жестяным абажуром. Лампу зажгли и передвинули по проволоке. Эта лампа так и ходила по проволоке из угла в угол.
В углу комнаты, прислоненные, стоят большие модели металлических аэростатов, они как будто сделаны из фольги. На самодельной полке одноформатные и разноцветные брошюры – книги Циолковского о звездоплавании.
Мы привезли в Калугу гонорар за консультацию – пять тысяч, чтобы не заставлять самого Циолковского возиться с бухгалтерией. Счет приготовлен, надо расписаться. Циолковский передвинул лампу, подписал расписку и вздохнул:
– У нас дома несчастье. Внук прыгнул с березы с простыней, – думал, что парашют. Совсем бы разбился, но попал в кучу навоза.
Вечер. Циолковский меня спросил:
– Вы разговариваете с ангелами?
– Нет, – ответил я тихо в трубу.
– По строению головы могли бы разговаривать.
– А вы? – спросил я.
– Я постоянно разговариваю.
Я не испугался, понял, что ангел – вдохновение.
– Они постоянно не соглашаются… Тяжелый характер у фактов, – уходят, не договорив…»