Izhevskoye es una pequeña población de Riazán, en el corazón de Rusia, donde en invierno la temperatura se mantiene por debajo de los cero grados centígrados, aunque en verano asciende hasta los veinticinco. Allí nació, el 17 de septiembre de 1857, Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky, quien para muchos fue el padre de la Astronáutica. Hijo de un guarda forestal, voluntarioso y decidido, y de una mujer inteligente, con gran sentido del humor, Konstantin disfrutó de una niñez activa y feliz hasta los nueve años. Fue un chico despierto, que aprendía fácilmente las lecciones, sensible, activo y buen patinador sobre el hielo. Cuando el tiempo mejoraba se adentraba en los bosques con otros niños para trepar a los árboles, construir cabañas o recoger frutos.

Su infancia se truncó por culpa de unas fiebres que le produjeron la sordera con la que tuvo que convivir durante el resto de su existencia. A los nueve años se hizo un profundo silencio al su alrededor, lo que dificultaría sus relaciones con las personas. Para Tsiolkovsky los años que siguieron hasta que cumplió los catorce fueron los más tristes de su vida. Ya de adulto, era incapaz de recordar ningún episodio de su existencia perteneciente a aquella época.

Poco después de la temprana muerte de su madre, en la biblioteca familiar, a partir de los catorce años, Tsiolkovsky descubrió libros de historia natural y matemáticas que estimularon su inteligencia. Cuando comprobó que era capaz de entender los textos, sin ninguna dificultad, se animó a leer todos los que encontró. Al mismo tiempo que estudiaba trató de poner en práctica algunas de las teorías que se le ocurrieron mediante la construcción de modelos. Fabricó globos, un torno, un pequeño carro que se desplazaba con la ayuda de una vela, capaz de ganar barlovento, y otros artilugios que se le fascinaban, como los astrolabios. El joven Konstantin llegó a ser muy hábil en el manejo de las herramientas para construir sus inventos.

Al cumplir los 16 años su familia decidió enviarlo a Moscú para que tuviera acceso a una biblioteca y continuase con su formación autodidacta. Allí conoció a Nikolai Federov, pensador ruso que desarrolló el cosmismo, una teoría filosófica según la cual la humanidad alcanzaría la inmortalidad y se extendería por el universo. Quizá influido por Federov, el joven Konstantin empezó a concebir sus primeras ideas sobre los viajes espaciales. Una noche la pasó en vela tras la ocurrencia de fabricar un aparato con masas que en su movimiento circular aportaran mayor fuerza centrífuga en la posición elevada, lo que le suministraría un empuje ascendente con el que podría levantarse del suelo. Tras el insomnio de la noche sufrió una profunda decepción a la mañana siguiente, al descubrir la inviabilidad de su ocurrencia. Tsiolkovsky estudiaba para adquirir los conocimientos necesarios que le permitiesen desarrollar sus inventos de los que construía modelos o prototipos en su modesto laboratorio. La dificultad para relacionarse con otras personas le hacía llevar una vida muy solitaria. Se acostumbró a trabajar con el exclusivo apoyo de sus escasos medios. Uno de los ejercicios que solía efectuar, cuando estudiaba algún tema nuevo, consistía en familiarizarse con las conclusiones y tratar de demostrarlas él mismo. El método era laborioso pero cada vez que lograba aplicarlo con éxito sentía una gran satisfacción y reafirmaba su confianza en su propia persona.

El muchacho gastaba casi todo el dinero que le enviaban sus padres en comprar libros y material para realizar sus experimentos, con lo que su dieta alimenticia se limitaba a unas cuantas barras de pan integral. Su salud terminó resintiéndose, hasta el punto de que su padre, alarmado, le obligó a que regresara a casa.

Después de una estancia de tres años en Moscú, Tsiolkovsky empezó a dar clases de física y matemáticas y pronto se acreditó como un excelente profesor. En otoño de 1878 superó las pruebas para ejercer como docente y pocos meses después abandonó la casa familiar para dar lecciones de aritmética y geometría en una escuela de Borovsk, en la provincia de Kaluga, cerca de Moscú. Por aquellas fechas también conoció a Varvara Sokolovaya con quién contrajo matrimonio.

A los 24 años, Tsiolkovsky escribió su primera obra científica que trataba sobre la teoría cinética de los gases. El profesor de Borovsk la envió a la Sociedad de Física y Química de San Petersburgo, donde no pasó desapercibida, aunque sus hallazgos habían sido publicados por otros científicos con anterioridad. Uno de los miembros de la Sociedad era Dmitri Mendeléyev, autor de la tabla periódica de los elementos. El segundo trabajo de Tsiolkovsky —que también remitió al círculo de eminentes científicos de San Petersburgo— fue La mecánica de un organismo vivo, que tras lograr la aprobación del renombrado fisiólogo Sechenov sirvió para que se le admitiera como miembro de la Sociedad.

En 1883, en un escrito en forma de diario, Espacio libre, Tsiolkovksy desarrolló el problema del movimiento de los objetos en ausencia de gravedad y resistencia. En estas condiciones un sistema compuesto por varias masas conserva la cantidad de movimiento y la energía cinética. Para ganar velocidad en el espacio libre, un objeto tiene que ser capaz de desprenderse de masa. El incremento de velocidad del objeto multiplicado por su masa será igual a la velocidad con que abandone la masa que expulsa multiplicada por la cantidad de masa que libera el objeto. Todas estas consideraciones llevarían al profesor de Borovsk a plantear que el único modo de desplazarse por el espacio libre es mediante una nave dotada de un motor cohete.

A partir de 1885, el científico ruso se centró en el estudio de asuntos aeronáuticos. Concibió un dirigible de cuerpo rígido, metálico, pero con ondulaciones de forma que su envoltura delimitara un volumen variable. En octubre de 1891 la Sociedad Imperial Técnica de Rusia le negó una subvención para construir un modelo de su dirigible. Al año siguiente, Tsiolkovsky publicó los resultados de sus investigaciones sobre el dirigible de cuerpo rígido en un documento, El aerostato dirigible de metal, que no logró captar la atención de las autoridades de su país.

En 1893, el científico y su familia se trasladaron a vivir a la ciudad de Kaluga y poco después compraron una casa de madera, situada en las afueras. Allí instaló su laboratorio y su despacho y encerrado en aquella vivienda transcurriría la mayor parte del resto de su vida, siempre ocupado, en la lectura, escribiendo o trabajando en su laboratorio.

Sin embargo, Tsiolkovsky aún tardaría algunos años en formular matemáticamente el movimiento de un cohete. El profesor escribió la ecuación y dejó anotada una fecha: 10 de mayo de 1897. La relación entre el cambio de la velocidad del cohete (ΔV), la velocidad de escape de salida de los gases (Ve) y las masas inicial (Mo) y final del cohete (M1), podía expresarse de la siguiente forma:

ΔV = Ve ln(Mo/M1)

El incremento de velocidad de un cohete, durante un intervalo de tiempo, es proporcional a la velocidad de escape de los gases y al logaritmo natural del cociente entre la masa inicial y final.

De 1897 hasta los primeros años del siglo XX, Tsiolkovsky estuvo muy ocupado con asuntos aeronáuticos relacionados con su dirigible y un avión metálico, sin riostras, de ala gruesa, estilizado. Con un túnel de viento muy simple efectuó mediciones de la resistencia de sus modelos y en 1898 publicó El Correo de Física experimental y elementos matemáticos y al año siguiente solicitó una subvención a la Academia de Ciencias para realizar mediciones de la resistencia al avance de cuerpos con distintas formas en su túnel de viento. El académico que analizó su solicitud, M. Rykachov, se dio cuenta de que el científico, con sus escasos medios, había sido capaz de remarcar la importancia de la forma de la parte posterior de cualquier cuerpo a la hora de determinar su resistencia al avance en presencia de una corriente de aire. A Tsiolkovsky le otorgaron una ayuda de 470 rublos que empleó en llevar a cabo más experimentos, en su túnel de viento perfeccionado, cuyos resultados entregó a la Academia a finales de 1901.

Fue en 1903 cuando el profesor de Kaluga publicó su primer artículo sobre los cohetes que apareció en la revista Revisión Científica: Investigando el espacio con cohetes. Este primer escrito no tuvo una gran repercusión en los medios científicos, pero la segunda parte de la misma obra, que apareció en 1911, sí alcanzó un gran impacto. Desde esta fecha, hasta 1935, Tsiolkovsky escribió un conjunto de artículos con sus ideas sobre los cohetes y los viajes espaciales que, para la mayoría de los historiadores, le confieren el título de padre de la Astronáutica. El científico ruso formuló la dinámica de los cohetes como cuerpos de masa variable, el modo de calcular su alcance, la velocidad mínima para que un vehículo orbite alrededor de la Tierra (7,9 m/s) o se escape a su atracción y pueda viajar hasta otros planetas o la Luna (11,2 m/s); también llegó a la conclusión de la necesidad de utilizar cohetes con combustible líquido y varias etapas para alcanzar las velocidades y alturas que exigen los viajes espaciales. De la fórmula que determina la velocidad de un cohete puede deducirse que el método más efectivo para incrementarla es conseguir una elevada velocidad de los gases de escape. El otro factor es la relación entre las masas, inicial y final del cohete, lo que sugiere que para aumentar la velocidad final, en el momento del lanzamiento del cohete el porcentaje del peso del combustible sobre el peso total debe ser lo más elevado posible; sin embargo la velocidad del cohete depende del logaritmo natural de esta fracción lo que quiere decir que si la relación de masa inicial y final es 3, para conseguir doblar la velocidad del cohete habría que aumentarla al cuadrado de este valor: 9 (32). Para conseguir las elevadas velocidades de los gases de escape necesarias en los cohetes destinados a viajes espaciales, Tsiolkovsky propuso motores alimentados con combustibles líquidos (hidrógeno, queroseno, alcohol y metano) y oxidante o comburente, también en estado líquido: oxígeno.

A nivel personal los primeros años del siglo XX fueron difíciles para Tsiolkovsky. Su hijo Ignaty se suicidó en 1902, su hija Lyubov fue arrestada en 1911 con motivo de sus actividades revolucionarias y en 1908 una inundación del río Oka destruyó muchos de sus trabajos científicos. En 1914, durante el Congreso Aeronáutico de San Petersburgo sus estudios sobre el dirigible de cuerpo rígido pasaron completamente desapercibidos.

Con el advenimiento del régimen soviético, Tsiolkovsky fue elegido miembro de la Academia Socialista, en 1919 y en 1921, después de retirarse como profesor, el Gobierno le concedió una pensión vitalicia, en reconocimiento a su labor científica.

Tsiolkovsky jamás construyó un cohete, pero fue el líder espiritual del círculo de ingenieros rusos que dirigió el desarrollo de estos ingenios en la Unión Soviética, sobre todo a partir de los años 1930. El científico nunca consideró que los grandes cohetes tuvieran un fin distinto al de los viajes espaciales y no participó en iniciativas de carácter militar. Vivió aislado en su mundo de silencio y se comunicaba con el resto de las personas a través de una trompetilla de su invención que llevaba consigo para descifrar las palabras de sus contertulios. En 1926, el científico explicaba en su carta a un colega, el profesor R. Rynin, las circunstancias en las que había trabajado:

«Los libros escaseaban, en general, y en mi caso particularmente. Por lo tanto tenía que pensar independientemente y, tantas veces sí como no, seguía un camino equivocado. Descubría e inventaba cosas que se conocían desde hacía tiempo. Por ejemplo, en 1881 trabajé sobre la teoría de los gases sin saber que llevaba 24 años de retraso. La ventaja de este método es que aprendí a pensar independientemente y adquirí una aproximación crítica a todas las cosas. Pero creo que la independencia es en mí una cualidad con la que nací y que mi sordera y falta de compañía la han reforzado».

Tsiolkovsky falleció en Kaluga, a consecuencia de una operación quirúrgica para extirparle un cáncer de estómago, el 19 de septiembre de 1935, cuando acababa de cumplir 78 años.