Я просил Константина Эдуардовича – основоположника теории звездоплавания – принять на себя обязанности научного консультанта будущего фильма. Через неделю – бандероль, книга Циолковского «Вне земли», а еще через сутки – письмо, в котором Циолковский приглашал нас в Калугу и просил предупредить дней за семь о своем приезде и захватить с собой небольшую куклу
Не помня себя от радости, в тот же день я написал Константину Эдуардовичу, что я и мои товарищи по фильму будем в Калуге через семь дней." 
Подготовка космического корабля к полету на Луну (кадр из к/ф «Космический рейс»)
Ровно через неделю режиссер Журавлев, киносценарист Филимонов, художник студии Юрий Швец, оператор Александр Гальперин явились в Калугу. Циолковский доброжелательно принял их и тут же включился в работу. Засыпаемый вопросами «киношников», он терпеливо выслушивал их, а затем, полузакрыв глаза, ясно отвечал.
« – …Когда я впервые вышел из звездолета на Луну, на мне был скафандр, – говорил Циолковский. – Я сделал легкий прыжок вперед и улетел на несколько метров.(…) Притяжение на Луне в шесть раз меньше, чем у нас. Вот скачками и можете двигаться вперед. А лучше по-воробьиному, так легче! – и сразу раскатистый, добродушный смех. А потом демонстрация передвижения человека по лунной поверхности при помощи привезенной нами куклы.»
Договорившись о сотрудничестве, команда вернулась в Москву. Через несколько месяцев был готов сценарий. Художник Швец разработал основные декорации фильма и рисовал их эскизы, а Циолковский сообщал в письмах о своей работе над чертежами для художника, рисунками для режиссера и актеров: «Работаю много… сделал несколько альбомов черновых зарисовок… К встрече с вами почти готов… На все ваши вопросы постараюсь ответить…»
Заметки ученого на полях сценария сделаны по существу:
"Кадр 253 – Ремни не нужно… Держаться за ручки кресла.
Стр. 12 – Миллиардов звезд невооруженным глазом не видно, а только тысячи.
Кадр 334 – Прыжок с 6-10-метровой высоты безопасен.
Кадр 299 – Все предметы в кабине падают, приобретая тяжесть."
Скоро стало ясно, что тогдашняя кинотехника не способна воссоздать все эффекты космического полета и путешествия по Луне. Тогда, взвесив реальные возможности, Циолковский остановился на шести основных моментах: 1) старт ракеты с эстакады; 2) масляные ванны для защиты от перегрузок; 3) немигающие звезды в космосе; 4) невесомость в свободном полете; 5) прыжки «по-воробьиному» на Луне; 6) мягкая посадка ракеты с помощью парашютов. Без этого фильм не достигнет своей главной цели – научности, станет «вздорным», а потому и ненужным. Хотя решение этих задач было вполне под силу, кинематографистам пришлось столкнуться с такими трудностями, что несколько раз фильм был на грани закрытия.
И тем не менее в павильонах «Мосфильма» кипела работа. Создавался макет ангара, из которого по сценарию будут вывозить межпланетный ракетоплан. К нему были сделаны тысячи деталей: стены, фермы эстакады и так далее. Работники макетного цеха изготовили сотни куколок, изображающих рабочих ангара, монтеров, шоферов. Рядом с «ангаром» создается «космос.» На огромном полотнище размером 20 на 20 м, сшитом из черного бархата и натянутом на деревянную раму, монтируют «звезды» – всего 2500 штук. А перед «космосом» постепенно вырисовываются лунные пейзажи. Деревянные каркасы «лунной поверхности» обтягиваются мешковиной и в результате искусной работы бутафоров и маляров становятся мертвенно-бледными.