Циолковский предложил так называемую ракетную формулу, описывающую скорость, которую может обеспечить ракетный двигатель. Она зависит от скорости истечения выхлопных газов и чистого изменения массы ракеты по мере расхода топлива. Эмпирическое правило гласит, что изменение скорости ΔV = (скорость исходящих газов) × (логарифм отношения начальной массы к конечной массе). Например, если ракета сожгла столько топлива, что ее общая масса уменьшилась втрое, то увеличение скорости примерно равно скорости выхлопных газов. Если масса уменьшается в 9 раз, то увеличение скорости примерно в два раза превышает скорость истечения выхлопных газов. Идея состоит в том, что нужно сжигать как можно больше топлива как можно быстрее и при этом еще как можно быстрее выбрасывать продукты сгорания. Чем быстрее сжигается топливо, тем легче становится ракета и, значит, тем меньше энергии требуется для ее ускорения.
