W tym samym 1903 r., gdy pierwszy samolot (braci Wright) wzbił się w powietrze, Konstanty Ciołkowski, nikomu nieznany nauczyciel matematyki i fizyki w rosyjskiej Kałudze, nawiasem mówiąc syn polskiego zesłańca, opublikował artykuł „Issledowanije mirowych prostranstw rakietiwnymi priborami”, w którym przedstawił teorię lotu rakiety z uwzględnieniem zmiany jej masy. Dziś uważa się, że była to pierwsza poważna praca z dziedziny astronautyki. On także opracował potem teorię ruchu rakiet wielostopniowych w ziemskim polu grawitacyjnym oraz pierwszy w dziejach podał podstawy teorii silnika rakietowego na paliwo ciekłe i zaprojektował wiele takich paliw. To jemu przypisuje się słowa: „Ziemia jest kolebką ludzkości, ale nikt nie zostaje w kołysce na wieki”.
Wyjście z tej kolebki było wyzwaniem znacznie śmielszym niż opanowanie powietrza, nic więc dziwnego, że udało się tego dokonać dopiero pół wieku później. Umowną granicą, powyżej której zaczyna się przestrzeń kosmiczna, jest 100 km – tam panuje wysoka próżnia. Nie ma więc ani tlenu, ani ośrodka materialnego, w którym można – jak w powietrzu – uzyskać siłę nośną niezbędną do utrzymania maszyny w locie. Z tym problemem radzi sobie silnik rakietowy, który oprócz paliwa musi mieć ze sobą odpowiedni rezerwuar tlenu potrzebnego do jego spalania. Drugi można pokonać, wykorzystując umiejętnie prawa fizyki.
Każdy, kto rzucał piłką lub kamieniem, wie z własnego doświadczenia, że im silniej (z większą prędkością) je wyrzucimy, tym dalej polecą. Dlatego pocisk wystrzelony poziomo z karabinu poleci dalej niż kamień z procy, a pocisk armatni dalej niż karabinowy. Wszystkie jednak w końcu upadną na ziemię, ponieważ działa na nie przyciąganie grawitacyjne i opór powietrza. A teraz wyobraźmy sobie takie strzelanie z wierzchołka wieży o wysokości 200 km.