В Вятке, перед отъездом в Рязань, Циолковский изучал «Математические начала натуральной философии» Ньютона. Эта книга познакомила его с небесной механикой. В Рязани же Циолковский чертил схемы Солнечной системы и старательно вырисовывал орбиты планет. «Астрономия увлекла меня, — писал он позднее, — потому что я считал и считаю до сего времени не только Землю, но и Вселенную достоянием человеческого потомства».
Именно в Рязани Циолковский приблизился к ответу на вопрос, который однажды задал себе: «Нельзя ли изобрести машину, которая поможет подняться в небесные пространства?» Когда ему был 21 год, он составил обширную таблицу, в которую внес результаты своих наблюдений и расчетов, в которой изображал разные планеты, записал величину притяжения массы на поверхности планеты, время обращения вокруг оси, скорость движения экваториальных точек, площадь поверхности, объем и массу небесного тела.
На листах, исписанных вдоль и поперек, рисунки и формулы. Циолковский размышлял о многом — явлениях на маятнике и качелях, вагоне, который начинает или заканчивает свое движение, пушечном ядре, где возникает «усиленная тяжесть». Его беспокоил вопрос, как перенесут «усиленную тяжесть» живые существа. И Константин Циолковский построил из бочки центробежную машину — предшественницу тех центрифуг, на которых сегодня тренируются космонавты, — и проводил на ней опыты с цыплятами. «На центробежной машине я усиливал их вес в 5 раз. Ни малейшего вреда они не получили», — позднее написал он в в автобиографии.
Невесомость и перегрузка, «веретенообразная башня, висящая без опоры над планетой и не падающая благодаря центробежной силе» (в ней без труда можно узнать искусственный спутник), и «кольца, окружающие планету без атмосферы, с помощью которых можно восходить на небеса и спускаться с них, а также отправляться в космическое путешествие» — вот темы его астрономических чертежей.
