Roket pembawa super-berat N-1 dijuluki "Roket Tsar" karena dimensinya yang besar (bobot peluncuran hampir 2.500 ton, tinggi - 110 meter), serta tujuan yang ditetapkan selama pengerjaannya. Roket itu seharusnya membantu memperkuat kemampuan pertahanan negara, mempromosikan program ilmiah dan ekonomi nasional, serta penerbangan antarplanet berawak. Namun, seperti senama terkenal mereka - Tsar Bell dan Tsar Cannon - produk desain ini tidak pernah digunakan untuk tujuan yang dimaksudkan.
Uni Soviet mulai berpikir tentang pembuatan roket super berat pada akhir 1950-an. Ide dan asumsi untuk pengembangannya diakumulasikan di kerajaan OKB-1. Di antara opsinya adalah penggunaan cadangan desain dari roket R-7 yang meluncurkan satelit Soviet pertama dan bahkan pengembangan sistem propulsi nuklir. Akhirnya, pada tahun 1962, komisi ahli, dan kemudian kepemimpinan negara, memilih pengaturan dengan desain roket vertikal, yang dapat menempatkan beban seberat 75 ton ke orbit (massa kargo yang dilemparkan ke Bulan adalah 23 ton, ke Mars - 15 ton). Pada saat yang sama, dimungkinkan untuk memperkenalkan dan mengembangkan sejumlah besar teknologi unik - komputer terpasang, metode pengelasan baru, sayap kisi, sistem penyelamatan darurat untuk astronot, dan banyak lagi.
Awalnya, roket itu dimaksudkan untuk meluncurkan stasiun orbital berat ke orbit dekat bumi, dengan prospek berikutnya merakit TMK, pesawat ruang angkasa antarplanet berat untuk penerbangan ke Mars dan Venus. Namun, kemudian, keputusan terlambat dibuat untuk memasukkan Uni Soviet dalam "perlombaan bulan" dengan pengiriman seorang pria ke permukaan bulan. Dengan demikian, program pembuatan roket N-1 dipercepat dan itu benar-benar berubah menjadi pembawa pesawat ruang angkasa ekspedisi LZ di kompleks N-1-LZ.
Sebelum memutuskan tata letak akhir kendaraan peluncuran, pencipta harus mengevaluasi setidaknya 60 opsi yang berbeda, dari multi-blok ke monoblok, baik pembagian roket secara paralel dan berurutan menjadi beberapa tahap. Untuk masing-masing opsi ini, analisis komprehensif yang relevan dari keuntungan dan kerugian dilakukan, termasuk studi kelayakan proyek.
Selama penelitian pendahuluan, pencipta terpaksa meninggalkan skema multi-blok dengan pembagian paralel menjadi beberapa tahap, meskipun skema ini telah diuji pada R-7 dan memungkinkan untuk mengangkut elemen siap pakai dari kendaraan peluncuran (sistem propulsi, tangki) dari pabrik ke kosmodrom dengan kereta api … Roket dirakit dan diperiksa di lokasi. Skema ini ditolak karena kombinasi biaya massa yang tidak optimal dan koneksi hidro, mekanik, pneumatik, dan listrik tambahan antara blok rudal. Akibatnya, skema monoblok muncul, yang melibatkan penggunaan mesin roket propelan cair dengan pra-pompa, yang memungkinkan untuk mengurangi ketebalan dinding (dan karenanya massa) tangki, serta untuk mengurangi tekanan gas pendorong.
Proyek roket N-1 dalam banyak hal tidak biasa, tetapi fitur pembeda utamanya adalah skema asli dengan tangki gantung berbentuk bola, serta kulit luar yang menahan beban, yang didukung oleh set daya (skema pesawat terbang "semi-monococks" digunakan) dan susunan melingkar dari mesin roket berbahan bakar cair di setiap tahap. Berkat solusi teknis ini, sebagaimana diterapkan pada tahap pertama roket selama peluncuran dan pendakiannya, udara dari atmosfer sekitarnya dikeluarkan ke ruang dalam di bawah tangki oleh semburan knalpot LPRE. Hasilnya adalah kemiripan mesin jet yang sangat besar yang mencakup seluruh bagian bawah struktur tahap pertama. Bahkan tanpa afterburning udara knalpot LPRE, skema ini memberikan roket dengan peningkatan yang signifikan dalam dorong, meningkatkan efisiensi secara keseluruhan.
Tahapan roket N-1 saling berhubungan oleh rangka transisi khusus, di mana gas dapat mengalir benar-benar bebas jika mesin mulai panas pada tahap berikutnya. Roket dikendalikan di sepanjang saluran roll dengan bantuan nozel kontrol, di mana gas diumpankan, dibuang di sana setelah unit turbopump (TNA), di sepanjang saluran pitch dan course, kontrol dilakukan menggunakan ketidakcocokan dorong dari berlawanan dengan mesin propelan cair.
Karena ketidakmungkinan mengangkut tahapan roket super-berat dengan kereta api, pencipta mengusulkan untuk membuat kulit terluar N-1 dapat dilepas, dan untuk memproduksi tangki bahan bakarnya dari lembaran kosong ("kelopak") yang sudah langsung di kosmodrom itu sendiri. Awalnya, ide ini tidak sesuai dengan pikiran para anggota komisi ahli. Oleh karena itu, setelah mengadopsi desain awal roket N-1 pada Juli 1962, anggota komisi merekomendasikan agar masalah pengiriman tahap roket rakitan diselesaikan lebih lanjut, misalnya, menggunakan kapal udara.
Selama pertahanan desain awal roket, komisi disajikan dengan 2 varian roket: menggunakan AT atau oksigen cair sebagai pengoksidasi. Dalam hal ini, opsi dengan oksigen cair dianggap sebagai yang utama, karena roket yang menggunakan bahan bakar AT-NDMG akan memiliki karakteristik yang lebih rendah. Dari segi nilai, pembuatan mesin oksigen cair tampaknya lebih ekonomis. Pada saat yang sama, menurut perwakilan OKB-1, jika terjadi keadaan darurat di atas roket, opsi oksigen tampak lebih aman daripada opsi menggunakan oksidator berbasis AT. Pencipta roket mengingat kecelakaan R-16, yang terjadi pada Oktober 1960 dan bekerja pada komponen beracun yang dapat menyala sendiri.
Saat membuat versi multi-mesin dari roket N-1, Sergey Korolev mengandalkan, pertama-tama, pada konsep peningkatan keandalan seluruh sistem propulsi, melalui kemungkinan penutupan mesin roket yang rusak selama penerbangan. Prinsip ini telah ditemukan penerapannya dalam sistem kontrol mesin - KORD, yang dirancang untuk mendeteksi dan mematikan mesin yang rusak.
Korolev bersikeras pada pemasangan mesin mesin berbahan bakar cair. Karena tidak memiliki kemampuan infrastruktur dan teknologi dari pembuatan mesin oksigen-hidrogen berenergi tinggi yang mahal dan berisiko dan menganjurkan penggunaan mesin heptil-amil yang lebih beracun dan kuat, biro pembuatan mesin terkemuka Glushko tidak menggunakan mesin untuk H1, setelah yang pengembangannya dipercayakan kepada Kuznetsov KB. Perlu dicatat bahwa spesialis biro desain ini berhasil mencapai kesempurnaan sumber daya dan energi tertinggi untuk mesin jenis oksigen-minyak tanah. Pada semua tahap kendaraan peluncuran, bahan bakar terletak di tangki bola asli, yang ditangguhkan dari cangkang pendukung. Pada saat yang sama, mesin Biro Desain Kuznetsov tidak cukup kuat, yang menyebabkan fakta bahwa mereka harus dipasang dalam jumlah besar, yang pada akhirnya menyebabkan sejumlah efek negatif.
Kumpulan dokumentasi desain untuk N-1 sudah siap pada Maret 1964, tes desain penerbangan (LKI) direncanakan akan dimulai pada tahun 1965, tetapi karena kurangnya dana dan sumber daya untuk proyek, hal ini tidak terjadi. Dipengaruhi oleh kurangnya minat dalam proyek ini - Kementerian Pertahanan Uni Soviet, karena muatan roket dan berbagai tugas tidak ditentukan secara khusus. Kemudian Sergei Korolev mencoba menarik perhatian para pemimpin politik negara di roket dengan mengusulkan untuk menggunakan roket dalam misi bulan. Usulan ini diterima. Pada tanggal 3 Agustus 1964 dikeluarkan keputusan pemerintah yang sesuai, tanggal mulai LKI pada roket digeser menjadi 1967-1968.
Untuk menjalankan misi mengantarkan 2 kosmonot ke orbit bulan dengan salah satunya mendarat di permukaan, diperlukan peningkatan daya dukung roket menjadi 90-100 ton. Ini membutuhkan solusi yang tidak akan menyebabkan perubahan mendasar dalam rancangan desain. Solusi semacam itu ditemukan - pemasangan 6 mesin LPRE tambahan di bagian tengah bagian bawah blok "A", mengubah azimuth peluncuran, menurunkan ketinggian orbit referensi, meningkatkan pengisian tangki bahan bakar dengan mendinginkan bahan bakar dan oksidator. Berkat ini, daya dukung N-1 meningkat menjadi 95 ton, dan bobot peluncuran meningkat menjadi 2.800-2.900 ton. Rancangan desain roket N-1-LZ untuk program bulan ditandatangani oleh Korolev pada 25 Desember 1964.
Tahun berikutnya, skema roket mengalami perubahan, diputuskan untuk meninggalkan ejeksi. Aliran udara ditutup dengan pengenalan bagian ekor khusus. Ciri khas dari roket adalah recoil muatan besar, yang unik untuk rudal Soviet. Seluruh skema bantalan beban bekerja untuk ini, di mana rangka dan tangki tidak membentuk satu kesatuan. Pada saat yang sama, area tata letak yang agak kecil, karena penggunaan tangki bulat besar, menyebabkan penurunan muatan, dan di sisi lain, karakteristik mesin yang sangat tinggi, berat jenis tangki yang sangat rendah. dan solusi desain yang unik meningkatkannya.
Semua tahapan roket disebut blok "A", "B", "C" (dalam versi bulan mereka digunakan untuk meluncurkan pesawat ruang angkasa ke orbit dekat bumi), blok "G" dan "D" dimaksudkan untuk mempercepat pesawat ruang angkasa dari Bumi dan melambat di Bulan. Skema unik roket N-1, yang semua tahapannya serupa secara struktural, memungkinkan untuk mentransfer hasil uji roket tahap ke-2 ke tahap 1. Kemungkinan kontinjensi yang tidak dapat "ditangkap" di darat seharusnya diperiksa dalam penerbangan.
Pada tanggal 21 Februari 1969, peluncuran roket pertama terjadi, diikuti oleh 3 peluncuran lagi. Semuanya tidak berhasil. Meskipun dalam beberapa tes bangku, mesin NK-33 terbukti sangat andal, sebagian besar masalah yang muncul terkait dengannya. Masalah H-1 dikaitkan dengan torsi balik, getaran kuat, kejutan hidrodinamik (ketika mesin dihidupkan), kebisingan listrik, dan efek lain yang tidak terhitung yang disebabkan oleh pengoperasian simultan dari sejumlah besar mesin (pada tahap pertama - 30) dan dimensi besar dari pembawa itu sendiri. …
Kesulitan-kesulitan ini tidak dapat ditentukan sebelum dimulainya penerbangan, karena untuk menghemat uang, ground stand yang mahal tidak diproduksi untuk melakukan tes api dan dinamis dari seluruh pembawa atau setidaknya tahap pertama dalam pengumpulan. Hasilnya adalah pengujian produk kompleks secara langsung dalam penerbangan. Pendekatan yang agak kontroversial ini akhirnya menyebabkan serangkaian kecelakaan kendaraan peluncuran.
Beberapa mengaitkan kegagalan proyek dengan fakta bahwa negara tidak memiliki posisi yang jelas sejak awal, seperti posisi strategis Kennedy dalam misi bulan. Sharakhanya Khrushchev, dan kemudian kepemimpinan Brezhnev dalam kaitannya dengan strategi dan tugas astronotika yang efektif didokumentasikan. Jadi salah satu pengembang "Tsar-Rocket" Sergei Kryukov mencatat bahwa kompleks N-1 mati bukan karena kesulitan teknis, tetapi karena itu menjadi alat tawar-menawar dalam permainan ambisi pribadi dan politik.
Veteran industri lainnya, Vyacheslav Galyaev, percaya bahwa faktor penentu kegagalan, selain kurangnya perhatian dari negara, adalah ketidakmampuan dangkal untuk bekerja dengan objek kompleks seperti itu, sambil mencapai persetujuan kriteria kualitas dan keandalan, serta keengganan ilmu pengetahuan Soviet pada waktu itu untuk mengimplementasikan program berskala besar tersebut. Dengan satu atau lain cara, pada Juni 1974, pekerjaan di kompleks N1-LZ dihentikan. Tumpukan yang tersedia di bawah program ini dihancurkan, dan biaya (dalam jumlah 4-6 miliar rubel pada harga 1970) dihapuskan begitu saja.
