Исключительный интерес представляют его статьи «Тепловой расчёт ракетного двигателя на жидком топливе». В них даются расчёты температур стенок камер сгорания и необходимые объёмные величины камер для полного сгорания компонентов топлива. Кроме ряда теоретических выводов, здесь очень ценны расчёты ракетных двигателей по энтропийным диаграммам, широко применяемым в настоящее время, а также расчёты теплопередачи, показывающие возможность осуществления цельнометаллического ракетного двигателя без применения керамики.

Цандер разрабатывал и авиадвигатели. Так, например, он предлагал для взлёта межпланетного корабля (в одном из вариантов) использовать поршневой двигатель высокого давления, работающий на жидком кислороде и нефти по бескарбюраторной схеме, где подача компонентов топлива в цилиндры авиадвигателя производится насосами.

Одновременно Цандер занимался и проблемами астронавтики. Некоторые из них рассматривались им впервые в истории астронавтики и до настоящего времени не потеряли своего значения.

Так, в статье «Теория межпланетных путешествий» Цандер предлагает расчёты траекторий межпланетных перелётов, обеспечивающих минимальные расходы топлива, определяет сроки отлёта и времени пребывания космических кораблей в пути, исследует вопросы коррекции траекторий межпланетных ракет в целях обеспечения безопасного спуска на планету и т. д. Особенно подробно им рассчитаны траектории полёта на Марс. Большое внимание Цандер уделял проблеме возвращения космического корабля на Землю. Он разработал «Расчёт полёта межпланетного корабля в атмосфере Земли», который посвящён баллистическим и аэродинамическим вопросам подъёма и спуска космического корабля из межпланетного пространства на Землю. Он предложил идею планирующего спуска из космоса путём атмосферного торможения, причём эта идея воплощена в его проекте межпланетного корабля, о котором он докладывал ещё в 1920 г.

Уже в то время Цандер показал, что осуществление полёта межпланетного корабля в космическое пространство с последующим возвращением на Землю требует решения многих сложных научно-технических проблем, одна из которых — защита корпуса корабля от теплового воздействия потока при движении его с большими, сверхзвуковыми скоростями в плотных слоях атмосферы. Он написал статью «О температуре, которую примет межпланетный корабль при планирующем спуске на Землю», где рассматривал аэродинамический нагрев межпланетного корабля и один из возможных способов его тепловой защиты.

Учитывая возможность столкновения межпланетного корабля с метеорами, Цандер ещё в 1925 г. выдвинул идею о возможности отклонений метеоров от межпланетного корабля с помощью электростатического электричества. Много работал Цандер над оригинальной темой — использование силы давления света для полётов в межпланетном пространстве. Свои теоретические изыскания он изложил в статье «О применении тончайших листов для полётов в межпланетном пространстве», датированной им 13 июля 1924 г., и в другой статье «О давлении света на комбинированные зеркала», которая датирована 1925 г.

Цандер не упускал ни одного вопроса, связанного с полётом человека в космическое пространство и его жизнеобеспечения в межпланетном корабле. Начиная с 1915 г. Цандер в течение десятков лет проводил у себя дома первые опыты по созданию легчайшей оранжереи, которая давала бы свежие овощи астронавту и вместе с тем поглощала бы выделяемую человеком углекислоту. Терпеливым, кропотливым трудом он добился успеха и вырастил горох и капусту в цветочных горшках, наполненных не землей, а толчёным древесным углем.

Одновременно с теоретическими работами по межпланетным полётам Цандер занимался практическими задачами ракетной техники, создавал и испытывал отдельные узлы ракеты, проектировал межпланетный корабль.

20 декабря 1930 г. он перешёл на работу в Институт авиационного моторостроения (ЦИАМ) старшим инженером, где проводил испытания реактивного двигателя ОР-1, работавшего на бензине и воздухе.

Необходимо отметить, что ОР-1 содержал все основные элементы современного двигателя ЖРД: камеру сгорания с коническим соплом, которое охлаждалось компонентами горючей смеси, систему подачи компонентов смеси, электрическое зажигание и т. д.

До апреля 1932 г. Цандер провёл более пятидесяти огневых испытаний с ОР-1 и многочисленные холодные испытания. Интересными представляются некоторые условия, при которых производились огневые испытания ОР-1. Цандеру требовалось измерить тягу этого своеобразного двигателя. Специального динамометра или другого измерительного прибора для этой цели у него не было.

Средств для постройки или покупки какого-либо прибора также не было. Цандера, как всегда, выручила смекалка. Он подвешивал свой большой движок ОР-1 на металлических проволочках и запускал его Получаемая реактивная струя нажимала на небольшой металлический диск, который был прикреплён к оттарированным весам; на другой стороне весов ставились обычные гири, и тут же самодельная стрелка показывала по шкале силу тяги ОР-1.

Множество разнообразных технических трудностей возникало при постройке и испытаниях ОР-1, но Цандер всегда, подчас остроумно, находил выход из трудного положения. В 1930-е гг. добровольное общество Осоавиахим помогало материальными средствами многим лицам и изобретателям, работавшим в области новой техники.

В начале 1931 г. при Центральном совете Осоавиахима была создана секция реактивных двигателей, руководителем которой стал Фридрих Цандер. Вокруг этой секции начали объединяться специалисты различных областей науки, техники и даже студенты. Во второй половине 1931 г. эта секция была преобразована в Центральную группу по изучению реактивного движения и ракетного метода летания (ЦГИРД). При ней был создан Технический совет под председательством Ф. А. Цандера.

В начале 1932 г. при ЦГИРДе были организованы курсы по реактивному движению. На этих курсах образовалась инициативная группа энтузиастов реактивной техники, решивших начать строительство ракетных двигателей и ракет. Центральный совет Осоавиахима поддержал энтузиастов и своим решением в апреле 1932 г. создал производственную группу, которая получила название ГИРД — Группа по изучению реактивного движения, в которой председателем технического совета стал будущий главный конструктор космических кораблей С. П. Королёв.

Московская группа по изучению реактивного движения (ГИРД) сыграла значительную роль в развитии ракетной техники в нашей стране. В апреле 1932 г. Цандер полностью перешёл на работу в ГИРД, со всеми своими работами и проектами.

Этот период, несмотря на возникавшие трудности, был особенно плодотворен в жизни Цандера. Ведь начала воплощаться в жизнь его мечта. У него появились ученики, последователи — энтузиасты, которых он воодушевил своими идеями о возможности межпланетного полёта.

С большим терпением он разъяснял своим слушателям и ученикам сущность сложных процессов из области ракетной техники. В этом отношении Цандер был неистощим. Он почти все формулы выводил по памяти, попутно поясняя их значение. По натуре очень скромный, добродушный и несколько застенчивый, Цандер и в труде и в личной жизни был неотделим от воодушевлявшей его идеи межпланетных полётов. Он был жизнерадостным, любил шутки и смех. Когда в производстве что-либо не ладилось или по тем или иным причинам срывались испытания, Цандер очень переживал эти моменты, а затем, улыбаясь, произносил свою любимую фразу: «А всё- таки полетим на Марс» и начинал всем помогать.

Стремясь увеличить мощность двигателя, Цандер начал проектировать ОР-2 ещё в сентябре—октябре 1931 г., до перехода в ГИРД. Двигатель ОР-2 представлял собой первый ЖРД, предназначенный для установки на планере РП-1 конструкции Б. И. Черановского в качестве самостоятельного двигателя. Это не случайно, так как, по идее Цандера, одной из ступеней для полёта за пределы земной атмосферы является сочетание ракеты с самолётом.

В августе—сентябре 1932 г. проектирование всей системы и двигателя ОР-2 было закончено, а 23 декабря 1932 г. вся установка была изготовлена в металле и принята специальной комиссией. Цандер приступил к проектированию новых мощных реактивных двигателей с тягой в пять тонн (в трёх вариантах) и двигателя с тягой в 600 кг, однако эти двигатели не были построены.