¿Por qué necesitan varias etapas los cohetes espaciales?

Pag. 83 de "La carrera espacial" de Alberto Marcos.

Como ya señalé hace unos días, Tsiolkovski ya había observado que el empuje del motor cohete depende de la masa de los gases quemados por la velocidad con que son expelidos. Pero para conseguir mayor velocidad de salida de los gases hay que aumentar la temperatura de combustión. La primera conclusión es que es conveniente emplear varios motores pequeños, que son más fáciles de refrigerar que uno grande.
En 1948, los rusos (con la colaboración de los científicos alemanes del tercer reich abducidos para el bloque comunista) desarrollaron el RD-100 que quemaba queroseno en atmósfera de oxígeno líquido alcanzando 3.420º C, expeliendo los gases a la velocidad de 2.940 m/s y proporcionando un empuje de 27 Tm-f.
Siendo pragmáticos, podríamos conseguir un factor de mérito de ln 5 por lo que la velocidad del cohete sería según Tsiolkovski:

Vf = Vg ln (Mi / Mf)

2.940 . ln 5 = 2.940 . 1, 61 = 4.732 m/s

¡Que es un poco más de la velocidad circular!
Siendo la velocidad circular, la necesaria para salir de la órbita terrestre = 8 Km./s.

La siguiente deducción es sencilla y recuerda un tanto la estratagema del barón de Munchausen (Münchhausen) para ir a la luna o salir de una ciénaga tirándose de la coleta hacia arriba.
Si un cohete no es suficiente potente para salir de la tierra, pongamos uno sobre otro para que el segundo se dispare cuando ya lleva la velocidad del primero.
La ecuación de Tsiolkovski se convierte ahora en:

Vf = V0 + Vg ln (Mi / Mf)

Donde V0 es la velocidad a partir de la que se dispara el siguiente módulo. 0 para el despegue de la primera etapa y 4.732 m/s para la 2ª en este caso.