Racheta super-grea N-1 a fost poreclită „Racheta țarului” pentru dimensiunile sale mari (greutatea de lansare de aproape 2500 de tone, înălțimea - 110 metri), precum și obiectivele stabilite în timpul lucrărilor la ea. Racheta trebuia să contribuie la consolidarea capacității de apărare a statului, să promoveze programe științifice și economice naționale, precum și zboruri interplanetare cu echipaj. Cu toate acestea, la fel ca faimoasele lor omonime - Tsar Bell și Tsar Cannon - acest produs de design nu a fost folosit niciodată în scopul propus.
URSS a început să se gândească la crearea unei super-rachete grele la sfârșitul anilor 1950. Ideile și ipotezele pentru dezvoltarea sa au fost acumulate în OKB-1 regal. Printre opțiuni a fost utilizarea unei rezerve de proiectare de la racheta R-7 care a lansat primii sateliți sovietici și chiar dezvoltarea unui sistem de propulsie nucleară. În cele din urmă, până în 1962, comisia de experți și, mai târziu, conducerea țării, au ales un aranjament cu un proiect de rachetă verticală, care ar putea pune pe orbită o sarcină cu o greutate de până la 75 de tone (masa încărcăturii aruncate pe Lună este de 23 de tone, pe Marte - 15 tone). În același timp, a fost posibil să se introducă și să se dezvolte un număr mare de tehnologii unice - un computer de bord, noi metode de sudură, aripi de zăbrele, un sistem de salvare de urgență pentru astronauți și multe altele.
Inițial, racheta a fost destinată lansării unei stații orbitale grele pe orbita apropiată a pământului, cu perspectiva ulterioară de asamblare a TMK, o navă spațială interplanetară grea pentru zboruri către Marte și Venus. Cu toate acestea, mai târziu, s-a luat o decizie tardivă de a include URSS în „cursa lunară” cu livrarea unui om la suprafața lunară. Astfel, programul pentru crearea rachetei N-1 a fost accelerat și s-a transformat de fapt într-un purtător pentru nava spațială expedițională LZ din complexul N-1-LZ.
Înainte de a decide cu privire la aspectul final al vehiculului de lansare, creatorii au trebuit să evalueze cel puțin 60 de opțiuni diferite, de la multi-bloc la monobloc, atât divizarea paralelă, cât și secvențială a rachetei în etape. Pentru fiecare dintre aceste opțiuni, au fost efectuate analize cuprinzătoare relevante atât ale avantajelor, cât și ale dezavantajelor, inclusiv un studiu de fezabilitate al proiectului.
În cursul cercetărilor preliminare, creatorii au fost forțați să abandoneze schema multi-bloc cu împărțirea paralelă în etape, deși această schemă fusese deja testată pe R-7 și făcea posibilă transportul elementelor gata făcute ale vehiculului de lansare. (sisteme de propulsie, rezervoare) de la uzină la cosmodrom pe cale ferată … Racheta a fost asamblată și verificată la fața locului. Această schemă a fost respinsă datorită combinației non-optime a costurilor de masă și a conexiunilor hidro, mecanice, pneumatice și electrice suplimentare între blocurile de rachete. Ca rezultat, a apărut o schemă monobloc, care a implicat utilizarea motoarelor cu rachete cu combustibil lichid cu pre-pompe, ceea ce a făcut posibilă reducerea grosimii peretelui (și, prin urmare, a masei) rezervoarelor, precum și reduce presiunea gazului de alimentare.
Proiectul rachetei N-1 a fost în multe privințe neobișnuit, dar principalele sale caracteristici distinctive au fost schema originală cu tancuri sferice suspendate, precum și o piele exterioară portantă, care a fost susținută de un set de putere (o schemă de avion de s-a folosit „semi-monocock”) și un aranjament inelar al motoarelor rachete cu combustibil lichid la fiecare etapă. Datorită acestei soluții tehnice, aplicată la prima etapă a rachetei în timpul lansării și ascensiunii sale, aerul din atmosfera înconjurătoare a fost evacuat în spațiul interior sub rezervor de către jeturile de evacuare LPRE. Rezultatul a fost o aparență a unui motor cu reacție foarte mare care a inclus întreaga parte inferioară a structurii etapei 1. Chiar și fără arderea aerului după evacuarea LPRE, această schemă a oferit rachetei o creștere semnificativă a tracțiunii, sporind eficiența sa generală.
Etapele rachetei N-1 au fost interconectate de ferme speciale de tranziție, prin care gazele ar putea circula absolut liber în cazul unui pornire la cald a motoarelor etapelor următoare. Racheta a fost controlată de-a lungul canalului de rulare cu ajutorul duzelor de control, în care a fost alimentat gazul, descărcat acolo după unitățile de turbopompa (TNA), de-a lungul canalelor de pas și curs, controlul a fost efectuat folosind nepotrivirea de forță a motoare opuse cu combustibil lichid.
Datorită imposibilității de a transporta etapele rachetei super-grele pe calea ferată, creatorii au propus să facă învelișul exterior al N-1 detașabil și să-și producă rezervoarele de combustibil din goluri de foi („petale”) deja direct la cosmodromul însuși. Inițial, această idee nu se încadra în mintea membrilor comisiei de experți. Prin urmare, după ce au adoptat proiectul preliminar al rachetei N-1 în iulie 1962, membrii comisiei au recomandat ca problemele legate de livrarea etapelor rachetei asamblate să fie elaborate în continuare, de exemplu, folosind un dirigibil.
În timpul apărării proiectului preliminar al rachetei, comisiei i s-au prezentat 2 variante ale rachetei: folosind AT sau oxigen lichid ca oxidant. În acest caz, opțiunea cu oxigen lichid a fost considerată principala, deoarece o rachetă care utilizează combustibil AT-NDMG ar avea caracteristici mai mici. În termeni valorici, crearea unui motor cu oxigen lichid părea să fie mai economică. În același timp, potrivit reprezentanților OKB-1, în caz de urgență la bordul rachetei, opțiunea de oxigen părea mai sigură decât opțiunea care utilizează un oxidant pe bază de AT. Creatorii rachetei și-au amintit de prăbușirea R-16, care a avut loc în octombrie 1960 și a lucrat la componente toxice auto-aprinse.
La crearea unei versiuni multi-motor a rachetei N-1, Sergey Korolev s-a bazat, în primul rând, pe conceptul de creștere a fiabilității întregului sistem de propulsie, prin posibila oprire a motoarelor rachete defecte în timpul zborului. Acest principiu și-a găsit aplicația în sistemul de control al motorului - KORD, care a fost conceput pentru a detecta și opri motoarele defecte.
Korolev a insistat asupra instalării motorului cu propulsie lichidă a motoarelor. Lipsind capacitățile infrastructurale și tehnologice ale creării costisitoare și riscante a motoarelor avansate oxigen-hidrogen cu energie ridicată și susținând utilizarea unor motoare heptil-amil mai toxice și mai puternice, biroul principal de construcții de motoare Glushko nu s-a angajat în motoare pentru H1, după pe care dezvoltarea lor a fost încredințată KB Kuznetsov. Este demn de remarcat faptul că specialiștii acestui birou de proiectare au reușit să obțină cea mai înaltă resursă și perfecțiunea energetică pentru motoarele de tip oxigen-kerosen. În toate etapele vehiculului de lansare, combustibilul era localizat în rezervoarele originale cu bile, care erau suspendate de carcasa de susținere. În același timp, motoarele Biroului de Proiectare Kuznetsov nu erau suficient de puternice, ceea ce a dus la faptul că trebuiau instalate în cantități mari, ceea ce a dus în cele din urmă la o serie de efecte negative.
Setul de documentație de proiectare pentru N-1 era gata până în martie 1964, testele de proiectare a zborului (LKI) erau planificate să înceapă în 1965, dar din cauza lipsei de finanțare și resurse pentru proiect, acest lucru nu s-a întâmplat. Afectat de lipsa de interes pentru acest proiect - Ministerul Apărării al URSS, deoarece sarcina utilă a rachetei și gama de sarcini nu au fost desemnate în mod specific. Atunci Serghei Korolev a încercat să intereseze conducerea politică a statului în rachetă propunând să folosească racheta în misiunea lunară. Această propunere a fost acceptată. La 3 august 1964, a fost emis un decret guvernamental corespunzător, data de începere a LKI pe rachetă a fost mutată în 1967-1968.
Pentru a îndeplini misiunea de a livra 2 cosmonauți pe orbita lunară cu unul dintre aceștia aterizând la suprafață, a fost necesară creșterea capacității de transport a rachetei la 90-100 de tone. Acest lucru necesita soluții care nu ar duce la modificări fundamentale în proiectul proiectului. S-au găsit astfel de soluții - instalarea a 6 motoare LPRE suplimentare în partea centrală a fundului blocului „A”, schimbarea azimutului de lansare, scăderea înălțimii orbitei de referință, creșterea umplerii rezervoarelor de combustibil prin răcirea combustibilului și oxidantului. Datorită acestui fapt, capacitatea de încărcare a N-1 a fost mărită la 95 de tone, iar greutatea de lansare a crescut la 2800-2900 de tone. Proiectul proiectului rachetei N-1-LZ pentru programul lunar a fost semnat de Korolev la 25 decembrie 1964.
Anul următor, schema de rachete a suferit modificări, s-a decis abandonarea ejecției. Debitul de aer a fost închis prin introducerea unei secțiuni speciale de coadă. O trăsătură distinctivă a rachetei a fost reculul masiv al sarcinii utile, care era unic pentru rachetele sovietice. Pentru aceasta a funcționat întreaga schemă portantă, în care cadrul și rezervoarele nu au format un singur întreg. În același timp, o zonă de amenajare destul de mică, datorită utilizării rezervoarelor sferice mari, a dus la o scădere a sarcinii utile și, pe de altă parte, caracteristicile extrem de ridicate ale motoarelor, greutatea specifică extrem de redusă a rezervoarelor și soluțiile de design unice l-au mărit.
Toate etapele rachetei au fost numite blocuri „A”, „B”, „C” (în versiunea lunară au fost folosite pentru a lansa nava spațială pe orbita apropiată a pământului), blocurile „G” și „D” au fost destinate accelerării nava spațială de pe Pământ și decelerează la Lună. Schema unică a rachetei N-1, a cărei etapă a fost similară din punct de vedere structural, a făcut posibilă transferarea rezultatelor testelor celei de-a doua etape a rachetei la prima. Eventualele neprevăzute care nu puteau fi „prinse” la sol ar fi trebuit verificate în zbor.
La 21 februarie 1969 a avut loc prima lansare de rachete, urmată de încă 3 lansări. Toți nu au avut succes. Deși în cursul unor teste pe bancă, motoarele NK-33 s-au dovedit a fi foarte fiabile, majoritatea problemelor care apar au fost asociate cu acestea. Problemele H-1 au fost asociate cu cuplul de mers înapoi, vibrații puternice, șoc hidrodinamic (când motoarele au fost pornite), zgomot electric și alte efecte care nu au fost cauzate de funcționarea simultană a unui număr atât de mare de motoare (în prima etapă - 30) și dimensiunile mari ale purtătorului în sine …
Aceste dificultăți nu au putut fi stabilite înainte de începerea zborurilor, deoarece, pentru a economisi bani, nu au fost produse standuri de sol scumpe pentru efectuarea testelor de incendiu și dinamice ale întregului transportator sau cel puțin prima etapă a acestuia din colecție. Rezultatul a fost testarea unui produs complex direct în zbor. Această abordare destul de controversată a dus în cele din urmă la o serie de accidente de vehicule de lansare.
Unii atribuie eșecul proiectului faptului că statul nu a avut o poziție clară definitivă încă de la început, precum miza strategică a lui Kennedy în misiunea lunară. Sharakhanya Hrușciov și apoi conducerea lui Brejnev în legătură cu strategiile și sarcinile eficiente ale astronauticii sunt documentate. Așadar, unul dintre dezvoltatorii „Țarului-Rachetă” Serghei Kryukov a remarcat că complexul N-1 a murit nu atât din cauza dificultăților tehnice, cât și pentru că a devenit un cip de negociere în jocul ambițiilor personale și politice.
Un alt veteran al industriei, Vyacheslav Galyaev, consideră că factorul determinant al eșecurilor, pe lângă lipsa atenției cuvenite din partea statului, a fost incapacitatea banală de a lucra cu obiecte atât de complexe, obținând în același timp aprobarea criteriilor de calitate și fiabilitate, precum și lipsa de dorință a științei sovietice în acea perioadă de a pune în aplicare un program atât de mare. Într-un fel sau altul, în iunie 1974, lucrările la complexul N1-LZ au fost oprite. Restanța disponibilă în cadrul acestui program a fost distrusă, iar costurile (în valoare de 4-6 miliarde de ruble în prețurile din 1970) au fost pur și simplu anulate.
