在梁赞市生活一年多的时间里，齐奥尔科夫斯基深入研究了在无引力条 件下的失重问题。从这段时期他所留下的手稿中，我们可以发现他已经萌发 了许多有远见的思想，这些思想基础在若干年以后，最终奠定了关于星际航 行的光辉理论。
1879年，齐奥尔科夫斯基以校外考生的资格参加了教师职业考试，他顺 利过关，并获得了光荣的教师称号。这样，他就成为了国家公务员，政府会 为他安排一份工作。不久，他被政府任命为卡卢加省波罗夫斯克县立中学的 数学与物理学教师。第二年，他与房东的女儿瓦尔瓦拉·沙柯洛娃结了婚。 沙柯洛娃是个勤劳善良的姑娘，在未来的日子里，他对齐奥尔科夫斯基的各 项研究都给予了巨大的支持。两个人始终生活在幸福之中。
任教以后，齐奥尔科夫斯基的生活很有规律。每天，他起床很早，通常 在上课之前工作上两三个小时；在下课之后，批改完学生的作业，备完课的 下一项任务就是继续自己的科学研究。与当家庭教师时一样，齐奥尔科夫斯 基对教学任务极为认真，尤其是各种科学实验做得特别出色，每当上实验课 时，学生总是会被牢牢地吸引，这就激发了他们对学习的兴趣。但由于自身 的残疾，他生性很孤僻，再加上为人正直，不喜欢当时公务员中风行的相互 吹捧、大吃大喝的风气，因此引起了一部分同事的误解与嘲笑，称他是一人
“怪人”。在自传中，齐奥尔科夫斯基这样回忆：“那时我没有接待过谁， 也没有去拜访过谁，除了学校、家，其他什么地方也没去过。”
这种宁静孤独的生活使他有更多的时间与精力来进一步钻研科学。1881 年，他仔细研究了气体运动理论，并把自己的研究成果写成论文寄到彼得堡 的物理化学协会。不过令他感到遗憾的是：他所进行的研究工作，在他以前 就已经有人成功地完成了，只是因为他身处信息闭塞的县城，得不到足够的 最新资料，因而也就无法了解别人最新的研究成果，所以重复了别人已进行 过的工作。物理化学协会对于齐奥尔科夫斯基的这篇论文及其本人作了这样 的评价：“这篇论文本身没能提出任何新内容，它的结论也不够完整，但是 从论文中可以看出作者所具有的相当高的才华以及刻苦钻研的精神……我们 希望作者能尽可能多地了解最新研究成果，并继续研究下去。”
这次递交的论文得到如此的评价，是一件很令人扫兴的事，但齐奥尔科 夫斯基并没有因此而气馁，反而更激励起他的钻研劲头。后来他回忆：“我 作出的许多发现，都是人家比我早发现了的。但是，我还是应该充分肯定这 些工作的意义，因为它们使我更加自信，并促使我得到新的成功。”不久， 他又写出了第二篇论文《生物机体力学论》。这篇论文材料充分、论证新颖， 得到了俄国著名生物学家谢切诺夫的良好评价。因此，在谢切诺夫的推荐之 下，齐奥尔科夫斯基被选为物理化学协会的正式会员。
这种荣誉使齐奥尔科夫斯基沉浸在巨大的喜悦之中，但他也没有因此而 停步不前。1883年，他利用假期的时间又完成了一篇题为《自由空间》（指 没有引力、没有空气阻力的宇宙空间）的论文。
在这篇光辉的论文中，他第一次提出宇宙飞船的运动必须利用喷气原 理，并绘制出了第一张宇宙飞船工作示意图。由于当时的理论认识与条件限 制，齐奥尔科夫斯基所设计的这种宇宙飞船是球形的，由安装在舱内的大炮 所产生的反作用力所推动，在发动机停止工作后，飞船在宇宙空间的位置依 靠飞行舱中的两对转动的圆盘来改变。
同时，他还提出了另外一种宇宙飞船的设计方案。这种宇宙飞船的动力 来自飞船贮存器中放出的气流而产生的反作用力。在论文中，他是这样叙述 的：“让我们假设一只装满大量压缩气体的大桶，如果打开桶一端的活门， 那么贮存的气流便会源源不断地从大桶中冲出来。这样，气流产生的气体弹 性 （反作用力）将会使大桶不停地运动。”在这里，齐奥尔科夫斯基所说的
“大桶”，就是现代宇宙飞船最原始的雏型。
在写出这篇卓越的论文之后，由于受到研究条件的限制，关于星际航行 问题的进一步探讨被暂时搁下了。齐奥尔科夫斯基新的研究课题是：设计出 一种科学的、能在大气层中飞行的、可操纵的金属飞艇。
四、全金属飞艇的设计
在很早以前，人类就能够制造出比重轻于空气的“飞行器”，这类飞行 器是依靠空气的浮力作用而上升到空中的。在中国西汉时成书的《淮南子》 中，有这样一条记载：“将一枚鸡蛋的一端钻孔，把蛋清、蛋黄从孔中吸出， 再将燃着的艾草的火焰放到空蛋壳之下，蛋壳就将迎风而起，飞上天空。” 这是现存的对热空气使物体在空气中浮升的最早记载。到了北宋时期，中国 的劳动人民又制造出了一种能够飘浮在天空中的“孔明灯”，它是以竹子扎 成框架、糊上薄纸，再在其中点上蜡烛，由于灯内温度升高，空气密度也就 随之变小，故而就冉冉上升了。这种“孔明灯”是当时孩子们最喜爱的游戏， 每当晴朗的夜晚，都会有许多“人造星星”在空中摇曳、闪烁。“孔明灯” 实际上就是近代热空气球的雏型。
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