จรวด
ประวัติศาสตร์ของจรวด > ทฤษฎีของจรวดอวกาศ

ในตอนต้นของศตวรรษที่ 20 ได้เกิดมีเรื่องราวของการสืบสวนทางวิทยาศาสตร์ขึ้นในประเด็นเกี่ยวกับการเดินทางสำรวจระหว่างดาวนพเคราะห์โดยได้แรงหนุนส่วนใหญ่มาจากแรงบันดาลใจจากนวนิยายโดยนักประพันธ์ เช่น ฌูล แวร์น (Jules Verne) และ เอช. จี. เวลส์ (H.G. Wells) นักวิทยาศาสตร์ได้ยึดถือเอาว่าจรวดเป็นเทคโนโลยีที่สามารถบรรลุเป้าหมายนี้ได้ในชีวิตจริง
ในปี 1903 ครูคณิตศาสตร์แห่งโรงเรียนมัธยมปลายชื่อ คอนสแตนติน ซีออลคอฟสกี (Konstantin Tsiolkovsky) (1857-1935), ได้ตีพิมพ์เผยแพร่บทความในชื่อที่เป็นภาษารัสเซียว่า Исследование мировых пространств реактивными приборами  (หรือในชื่อภาษาอังกฤษ The Exploration of Cosmic Space by Means of Reaction Devices) (การสำรวจอวกาศจักรวาลโดยวิธีการของวัสดุอุปกรณ์แห่งแรงปฏิกิริยา) เป็นการทำงานทางวิทยาศาสตร์อย่างจริงจังเป็นครั้งแรกในเรื่องราวเกี่ยวกับการเดินทางไปในอวกาศ สมการจรวดของซีออลคอฟสกี คือหลักการที่ควบคุมการขับเคลื่อนจรวดที่ตั้งชื่อตามเพื่อเป็นเกียรติแก่เขา (แม้ว่ามันอาจจะถูกค้นพบก่อนหน้านี้ก็ตาม)  เขายังสนับสนุนให้ใช้เชื้อเพลิงสำหรับจรวดคือไฮโดรเจนเหลวและออกซิเจนเหลว, ทำการคำนวณค่าความเร็วไอเสียที่มีค่าสูงสุดของจรวด ผลงานของเขาเป็นหลักการพื้นฐานที่ไม่รู้จักแก่คนภายนอกสหภาพโซเวียต, แต่ภายในประเทศนั้นกลับเป็นแรงบันดาลใจในการค้นคว้าวิจัยของเขาต่อไป มีการทดลองและการก่อตั้งของสมาคมเพื่อการศึกษาเกี่ยวกับการเดินทางในระหว่างดาวเคราะห์ในปี 1924
ในปี 1912, รอเบิร์ต แอสแนลท์ แพลเทลี (Robert Esnault-Pelterie) ได้ตีพิมพ์บรรยาย  เกี่ยวกับทฤษฎีจรวดและการเดินทางระหว่างดาวเคราะห์ ทฤษฎีจรวดของเขานั้นเป็นอิสระจากสมจรวดของซีออลคอฟสกี เขาได้ทำการคำนวณขั้นพื้นฐานเกี่ยวกับพลังงานที่จำเป็นต้องใช้ในการเดินทางไปรอบดวงจันทร์และดาวเคราะห์, และเขาได้เสนอให้ใช้พลังงานจากนิวเคลียร์ (เช่นเรเดียม) เป็นกำลังขับดันเจ็ท
ในปี 1912 โรเบิร์ต ก็อดเดิร์ดได้รับแรงบันดาลใจจากในวัยเด็กโดย เอช. จี. เวลส์, เขาเริ่มการวิเคราะห์จรวดอย่างจริงจังซึ่งสรุปได้ว่า จรวดเชื้อเพลิงแข็งแบบดั้งเดิมนั้นจำเป็นต้องได้รับการปรับปรุงในสามวิธี อันดับแรก เชื้อเพลิงนั้นควรจะถูกเผาไหม้ในห้องเผาไหม้ขนาดเล็ก ๆ, แทนที่จะสร้างภาชนะบรรจุเชื้อเพลิงที่เผาไหม้ของจรวดเอาไว้ทั้งหมดเพื่อการต้านทานต่อแรงกดดันที่สูง (ค่อย ๆ เผาไหม้ไปทีละน้อย) ประการที่สองตัวจรวดจะถูกจัดเรียงให้อยู่เป็นขั้น ๆ หลาย ๆ ตอนประกอบกันจะไม่เป็นตัวจรวดชิ้นเดียวไปเลยเสียทีเดียว ซึ่งจะทำให้เมื่อขณะจรวดกำลังเคลื่อนที่สูงขึ้นไปในชั้นบรรยากาศเหนือพื้นโลก และใช้เชื้อเพลิงในจรวดส่วนนั้น ๆ หมดไปก็จะทำการสลัดตัวจรวดส่วนนั้น ๆ ทิ้งไป เหลือแต่ตัวจรวดส่วนถัดขึ้นมาทำให้มีมวลลดลงจึงทำให้สามารถเพิ่มอัตราเร็วของจรวดได้มากขึ้นไปได้เรื่อย ๆ ซึ่งถ้าจรวดมีอัตราเร็วมากกว่าอัตราเร็วค่าหนึ่งก็สามารถทำให้จรวดนั้นสามารถเคลื่อนที่ด้วย "ความเร็วหลุดพ้น" เอาชนะแรงโน้มถ่วงของโลกเคลื่อนที่หลุดพ้นออกไปโคจรรอบโลกหรือดวงดาวต่าง ๆ ในห้วงอวกาศได้ ประการสุดท้ายอัตราเร็วของไอเสียของจรวด (และความมีประสิทธิภาพของมัน) จะได้รับการเพิ่มขึ้นอย่างมากจนถึงเกินกว่าอัตราเร็วของเสียงได้โดยใช้หัวฉีดเดลาวาล (De Laval nozzle) เขาได้จดสิทธิบัตรแนวคิดเหล่านี้ไว้ในปี 1914  นอกจากนี้เขายังได้พัฒนาคณิตศาสตร์ของการบินของจรวดด้วยตนเองอีกด้วย
ในปี 1920 ก็อดเดิร์ดได้ตีพิมพ์เผยแพร่แนวความคิดเหล่านี้และผลการทดลองในหัวข้อชื่อว่า วิธีการในการที่จรวดจะเข้าถึงที่ระดับความสูงจากพื้นโลกอย่างมากสุดขีดได้  (A Method of Reaching Extreme Altitudes) จากผลงานนี้ยังรวมไปถึงการตั้งข้อสังเกตเกี่ยวกับการส่งจรวดเชื้อเพลิงแข็งไปยังดวงจันทร์ด้วย, ซึ่งเป็นที่ดึงดูดความสนใจจากทั่วโลกและได้รับทั้งการยกย่องและหัวเราะเยาะ
ในปี 1923 แฮร์มัน โอแบร์ธ (1894-1989) ได้ตีพิมพ์บทความภาษาเยอรมันชื่อ Die Rakete zu den Planetenräumen ("จรวดสู่อวกาศระหว่างดาวเคราะห์"), ซึ่งเป็นเวอร์ชันวิทยานิพนธ์ปริญญาเอกของเขาหลังจากที่มหาวิทยาลัยมิวนิกได้ปฏิเสธมัน
ในปี 1924, ซีออลคอฟสกียังได้เขียนเกี่ยวกับจรวดแบบหลายตอนใน 'รถไฟจรวดแห่งจักรวาล' (Cosmic Rocket Trains)