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设备与工具1、全金属飞艇
1885年，当在天空中飞行的仅有橡胶气球时，28岁的齐奥尔科夫斯基提出建造第一艘全金属飞艇的理论。这种飞艇不仅在技术上超越现有的飞行器，更可以将热空气而非具有爆炸危险的氢气作为燃料。然而，齐奥尔科夫斯基建造全金属飞艇的项目补贴申请却遭到拒绝。几乎在50年后，苏联某工厂的员工通过计算证明，这位科学家的理念是正确的。
2、鸟形飞行器
齐奥尔科夫斯基的另一未得到同时代科学家响应的想法，则预见了我们现在所熟悉的飞机的样子。他认为，飞机的形状应当是“肢体僵直并在滑翔的飞鸟”。
他指出模仿挥动翅膀的现有飞机的不足之处，并建议建造金属结构的流线型飞机，这样才能以更高速飞行。他的飞机设计理念甚至比后来的莱特兄弟、桑托斯·杜蒙特、沃新恩等发明家更先进。
3、火箭
在19世纪末期，齐奥尔科夫斯基仔细研究喷射装置的理论。他首先证明了火箭是能够在太空飞行的唯一装置。在他的图纸中，火箭是一种长椭圆形的金属结构。在此次以及随后发表的文章中，齐奥尔科夫斯基提出液体喷气发动机、飞行控制燃气舵和许多其他想法，这些成果至今仍被应用于运载火箭的制造。
4、理论航天学
邮票上的图片康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基肖像。
齐奥尔科夫斯基不仅在思考如何向太空发射航天器的问题，还推导出公式，用于计算航天克服地球引力，以及离开地球轨道进入太空所必需的速度。几年后，他计算出物体向地面降落的最佳飞行轨迹，该结果现在被用于航天器的降落。也就说，他已经知道如何使当时甚至不存在的物体返回地球。
5、火箭列队
20世纪20年代时，齐奥尔科夫斯基提出多级火箭系统理念，他称之为“火箭列队”。该系统成为第一家航天飞机的建造基础。1935年，在《火箭的最大速度》一文中，他断言，在当时的技术条件下，必须借助多级火箭才能在地球实现第一宇宙速度。这一论点至今仍是正确的，所有现代化航天运载工具均为多级式。1961年4月12日，首次将人类送入太空的“东方1号”宇宙飞船具有同样的结构。
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