В 1904 году, успешно сдав вступительные экзамены, он получил право учиться в этом классе, где у учеников было куда больше свободы, чем на основном отделении. Им, например, разрешалось давать частные уроки, и Фридрих, воспользовавшись этим правом, записался репетитором. На заработанные деньги он покупал различные материалы, химические реактивы и приспособления для физических опытов. Он стал заниматься изобретательством, проводя простенькие исследования, расчеты, опыты.

12 сентября 1904 года Фридрих Цандер завел особую тетрадь. День ото дня он делал в ней записи, касающиеся его научной работы. В них можно найти и описания его экспериментов по преломлению света, и химические реакции, и результаты метеорологических наблюдений, и расчеты электротехнического характера, и проекты специальных приборов.

Отец всячески поощрял увлечения сына. Вскоре у Фридриха появились собственные химический стол и шкаф. Самостоятельная изобретательская работа, казалось, отодвинула на второй план его мечту о межпланетных перелетах. Но на самом деле он не забыл про нее – просто Фридрих не знал, с какой стороны подступиться к ее осуществлению, что конкретно делать для ее достижения.

Незадолго до зимних каникул произошло событие, запомнившееся Цандеру на многие годы. Учитель прочитал классу отрывок из статьи Циолковского «Исследование мировых пространств реактивными приборами», изданной в 1903 году.

«…В качестве исследователя атмосферы, – читал учитель, – предлагаю прибор, то есть род ракеты, но ракеты грандиозной и особенным образом устроенной. Мысль не новая, но вычисления, относящиеся к ней, дают столь замечательные результаты, что умолчать о них было бы большим грехом.»

Так Цандер узнал о том, как добраться до других миров. Жидкостная ракета – вот самый прямой путь к звездам.

Начало самостоятельных научных изысканий Фридриха Цандера в этой области относится к 1907-1908 годам, когда он впервые стал задумываться над такими вопросами, связанными с устройством космических кораблей, как «условия, определяющие форму корабля, место для горючего, переработка солнечного тепла, выбор движущей силы» и так далее.

18 сентября 1908 года Фридрих Цандер завел себе новую тетрадь «Космические (эфирные) корабли, которые обеспечат сообщение между звездами. Движение в мировом пространстве.» Это свидетельствует о серьезности его намерений заниматься проблемой межпланетных перелетов. С этого дня он более или менее регулярно делал записи по космической тематике. Первоначально они были посвящены достаточно простым вопросам: Цандер только «пробовал перо», входил в курс проблем космонавтики, осваивал методы решений ее задач. Он выполнил, например, расчет величины работы по подъему тела определенной массы на некоторую высоту над поверхностью Земли с учетом изменения с высотой ускорения свободного падения; оценил запас кислорода на борту космического аппарата, необходимый для обеспечения жизнедеятельности одного человека.

Постепенно появлялись собственные оригинальные проекты.

В 1909 году Фридрих Цандер впервые высказал мысль о желательности использования твердого строительного материала ракеты в качестве горючего – принцип «самосжигаемой ракеты.»

В мае 1910 года Цандеру пришла в голову мысль о том, чтобы бросить с Луны трос в точку, где его второй конец будет уравновешиваться притяжением Земли (коллинеарную точку либрации L1 ), – таким образом получалось принципиально новое транспортное средство. Фридрих тотчас сделал математические выкладки, провел расчет троса и убедился, что идея эта навсегда останется фантастикой – никогда не будет создан материал достаточной прочности.