Особого внимания заслуживает проект революционера Николая Ивановича Кибальчича (1853-1881). Приговоренный к смертной казни за участие в покушении на царя Александра II, находясь в заключении, Н. И. Кибальчич начертил схему задуманного им реактивного летательного аппарата. В своем проекте Н. И. Кибальчич разработал устройство воздухоплавательного прибора, основанного на ракетно-динамическом принципе, рассмотрел систему подачи топлива в камеру сгорания и принцип управления полетом методом изменения наклона двигателя. Около сорока лет пролежал проект Н. И. Кибальчича в секретных архивах жандармского управления. Лишь в 1918 г. он был обнародован в журнале «Былое».

Через два года после казни Н. И. Кибальчича, в 1883 г., никому тогда неизвестный учитель Константин Эдуардович Циолковский (1857-1935) в своей рукописи «Свободное пространство» не только выдвинул смелую идею и возможности использования реактивного принципа реактивного движения для осуществления полета в космос, но и разработал принципиальную схему аппарата, обеспечивающего пребывание человека в космическом пространстве. В юности, занимаясь самообразованием в Москве, К. Э. Циолковский познакомился с Н. Ф. Федоровым, мыслителем-утопистом, захваченным идеей так называемого философского космизма. Интерес к «космическому учению» Н. Ф. Федорова проявляли в свое время Л. Н. Толстой и А. М. Горький. Преодолевая идеалистические основы «космического учения» Н. Ф. Федорова, К. Э. Циолковский все больше становился материалистом. В 1895 г. увидело свет сочинение К. Э. Циолковского «Грезы о Земле и небе и эффекты всемирного тяготения», в котором автор обосновал свою идею достижения скорости, необходимой для отрыва от Земли, показал возможность создания искусственного спутника Земли. Идея межпланетных полетов, освоения верхних слоев атмосферы овладевала умами многих ученых и конструкторов. В 1896 г. появилась брошюра Александра Петровича Федорова «Новый принцип воздухоплавания, исключающий атмосферу как опорную среду», где он описал устройство предложенного им воздухоплавательного аппарата, движение которого основано на реактивном принципе. Работа А. П. Федорова произвела большое впечатление на К. Э. Циолковского. Осмыслив ее, он сформулировал свою идею создания жидкостной многоступенчатой ракеты, рассчитанной для полета человека вне Земли.

Важнейшим этапом, характеризующимся созданием основ теории межпланетных сообщений, явилась подготовленная К. Э. Циолковским к печати в начале 1903 г. первая часть работы «Исследование мировых пространств реактивными приборами». Вторую часть своего труда ученый смог опубликовать лишь в 1911-1912 гг. В этом фундаментальном труде К. Э. Циолковский установил законы движения ракеты как тела переменной массы, определил коэффициент полезного действия ракеты, исследовал влияние силы сопротивления воздуха на ее движение. К. Э. Циолковский отметил преимущества ракетных двигателей при больших скоростях движения, дал схему межпланетной ракеты, указав при этом на выгодность применения жидкого топлива. Считая ракету единственным практически приемлемым способом осуществления полетов в космос, К. Э. Циолковский развил идею устройства составной многоступенчатой ракеты. Своими работами К. Э. Циолковский во многом определил рациональные пути развития космонавтики и ракетостроения.

Идея исследования и освоения космического пространства захватила и одного из пионеров ракетной техники, талантливого отечественного ученого Фридриха Артуровича Цандера (1887-1933). Еще в юношеские годы он познакомился с работой К. Э. Циолковского «Исследование мировых пространств реактивными приборами», увлекся ракетостроением и космонавтикой и посвятил им всю свою жизнь. Ф. А. Цандер вошел в историю науки как энтузиаст, страстный пропагандист идей космических полетов, начавший практическую работу в области космонавтики.

В 1921 г. Ф. А. Цандер представил московской конференции изобретателей свой проект межпланетного корабля-аэроплана.

Начавшаяся в стране культурная революция, пробуждение народных масс вызвали широкий интерес множества людей к звездным полетам. В их числе был талантливый изобретатель Юрий Васильевич Кондратюк (1897-1942). Независимо от К. Э. Циолковского Кондратюк оригинальным методом вывел основные уравнения движения ракеты, рассмотрел проблемы энергетически выгодных траекторий космических полетов и теории полета многоступенчатых ракет. Ему принадлежит ряд новаторских идей, в том числе идея создания промежуточных межпланетных заправочных ракетных баз, предложение использовать атмосферу планеты для торможения при посадке ракеты. Ю. В. Кондратюк предложил схему полетов к Луне с выходом на ее орбиты искусственных спутников и последующего отделения взлетно-посадочного корабля. Он также выдвинул идею использования гравитационных полей встречных небесных тел для дополнительного разгона космических кораблей или торможения их при полетах в пределах Солнечной системы.