O superpesado foguete N-1 foi apelidado de "foguete czar" por suas grandes dimensões (peso de lançamento de quase 2500 toneladas, altura - 110 metros), bem como pelas metas estabelecidas durante os trabalhos nele. O foguete deveria ajudar a fortalecer a capacidade de defesa do estado, promover programas científicos e econômicos nacionais, bem como voos interplanetários tripulados. No entanto, como seus famosos homônimos - Tsar Bell e Tsar Cannon - este produto de design nunca foi usado para o propósito pretendido.
A URSS começou a pensar na criação de um super foguete pesado no final dos anos 1950. Idéias e suposições para seu desenvolvimento foram acumuladas no OKB-1 real. Entre as opções estava o uso de uma reserva de projeto do foguete R-7 que lançou os primeiros satélites soviéticos e até o desenvolvimento de um sistema de propulsão nuclear. Finalmente, em 1962, a comissão de especialistas, e mais tarde a liderança do país, escolheu um arranjo com desenho de foguete vertical, que poderia colocar em órbita uma carga de até 75 toneladas (a massa da carga lançada à Lua é de 23 toneladas, para Marte - 15 toneladas). Ao mesmo tempo, foi possível introduzir e desenvolver um grande número de tecnologias exclusivas - um computador de bordo, novos métodos de soldagem, asas treliçadas, um sistema de resgate de emergência para astronautas e muito mais.
Inicialmente, o foguete pretendia lançar uma estação orbital pesada em órbita próxima à Terra, com a perspectiva subsequente de montar a TMK, uma espaçonave interplanetária pesada para voos a Marte e Vênus. No entanto, mais tarde, uma decisão tardia foi tomada para incluir a URSS na "corrida lunar" com a entrega de um homem à superfície lunar. Assim, o programa para a criação do foguete N-1 foi acelerado e ele realmente se transformou em um porta-aviões para a espaçonave expedicionária LZ no complexo N-1-LZ.
Antes de decidir sobre o layout final do veículo de lançamento, os criadores tiveram que avaliar pelo menos 60 opções diferentes, de multibloco a monobloco, tanto a divisão paralela quanto sequencial do foguete em estágios. Para cada uma dessas opções, análises abrangentes relevantes de vantagens e desvantagens foram realizadas, incluindo um estudo de viabilidade do projeto.
No decorrer da pesquisa preliminar, os criadores foram forçados a abandonar o esquema multibloco com divisão paralela em estágios, embora esse esquema já tivesse sido testado no R-7 e possibilitasse o transporte de elementos prontos do veículo de lançamento (sistemas de propulsão, tanques) da planta ao cosmódromo por via férrea … O foguete foi montado e verificado no local. Este esquema foi rejeitado devido à combinação não ótima de custos de massa e conexões hídricas, mecânicas, pneumáticas e elétricas adicionais entre os blocos de mísseis. Como resultado, surgiu um esquema de monobloco, que envolveu o uso de motores de foguete de propelente líquido com pré-bombas, o que permitiu reduzir a espessura das paredes (e consequentemente a massa) dos tanques, bem como reduza a pressão do gás auxiliar.
O projeto do foguete N-1 era incomum em muitos aspectos, mas suas principais características distintivas eram o esquema original com tanques esféricos suspensos, bem como um revestimento externo de suporte de carga, que era apoiado por um conjunto de energia (um esquema de avião de "semi-monococks" foi usado) e um arranjo anular de motores de foguete de propelente líquido em cada um dos estágios. Graças a esta solução técnica, aplicada ao primeiro estágio do foguete durante o lançamento e sua subida, o ar da atmosfera circundante foi ejetado para o espaço interno sob o tanque pelos jatos de exaustão LPRE. O resultado foi uma aparência de um motor a jato muito grande que incluiu toda a parte inferior da estrutura do primeiro estágio. Mesmo sem a pós-combustão do ar no escapamento LPRE, esse esquema proporcionou ao foguete um aumento significativo no empuxo, aumentando sua eficiência geral.
Os estágios do foguete N-1 foram interconectados por treliças especiais de transição, através das quais os gases poderiam fluir de forma absolutamente livre no caso de uma partida a quente dos motores dos estágios seguintes. O foguete era controlado ao longo do canal de rolagem com o auxílio de bicos de controle, nos quais o gás era alimentado, descarregado ali após as unidades turbo-bomba (TNA), ao longo dos canais de passo e curso, o controle era realizado utilizando o descasamento de empuxo do opostos motores de propelente líquido.
Devido à impossibilidade de transportar os estágios do foguete superpesado por ferrovia, os criadores propuseram fazer a casca externa do N-1 destacável, e produzir seus tanques de combustível a partir de folhas em branco ("pétalas") já diretamente no cosmódromo em si. A princípio, essa ideia não cabia na cabeça dos membros da comissão de especialistas. Portanto, tendo adotado o projeto preliminar do foguete N-1 em julho de 1962, os membros da comissão recomendaram que as questões de entrega dos estágios do foguete montados fossem mais bem resolvidas, por exemplo, usando uma aeronave.
Durante a defesa do projeto preliminar do foguete, a comissão foi apresentada com 2 variantes do foguete: usando AT ou oxigênio líquido como um oxidante. Nesse caso, a opção com oxigênio líquido foi considerada como a principal, já que um foguete utilizando combustível AT-NDMG teria características inferiores. Em termos de valor, a criação de um motor de oxigênio líquido parecia mais econômica. Ao mesmo tempo, segundo representantes do OKB-1, em caso de emergência a bordo do foguete, a opção do oxigênio parecia mais segura do que a opção pelo oxidante à base de AT. Os criadores do foguete se lembraram da queda do R-16, que ocorreu em outubro de 1960 e trabalhou em componentes tóxicos de auto-ignição.
Ao criar uma versão multimotor do foguete N-1, Sergey Korolev baseou-se, em primeiro lugar, no conceito de aumentar a confiabilidade de todo o sistema de propulsão, por meio do possível desligamento dos motores do foguete defeituosos durante o vôo. Este princípio encontrou sua aplicação no sistema de controle do motor - KORD, que foi projetado para detectar e desligar motores com defeito.
Korolev insistiu na instalação do motor de propelente líquido dos motores. Sem as capacidades infraestruturais e tecnológicas da criação cara e arriscada de motores avançados de oxigênio-hidrogênio de alta energia e defendendo o uso de motores de heptil-amil mais tóxicos e poderosos, o escritório líder de construção de motores, Glushko, não se envolveu em motores para H1, depois cujo desenvolvimento foi confiado ao KB Kuznetsov. É importante notar que os especialistas deste bureau de projeto conseguiram alcançar a mais alta perfeição de recursos e energia para motores do tipo querosene a oxigênio. Em todas as fases do veículo lançador, o combustível era colocado nos tanques de bola originais, que ficavam suspensos no casco de suporte. Ao mesmo tempo, os motores do Kuznetsov Design Bureau não eram potentes o suficiente, o que levou ao fato de que eles tiveram que ser instalados em grandes quantidades, o que acabou levando a uma série de efeitos negativos.
O conjunto da documentação de projeto do N-1 ficou pronto em março de 1964, os testes de projeto de vôo (LKI) estavam previstos para começar em 1965, mas devido à falta de financiamento e recursos para o projeto, isso não aconteceu. Afetados pela falta de interesse neste projeto - o Ministério da Defesa da URSS, uma vez que a carga do foguete e a gama de tarefas não foram especificamente designados. Em seguida, Sergei Korolev tentou interessar a liderança política do estado no foguete, propondo o uso do foguete na missão lunar. Esta proposta foi aceita. Em 3 de agosto de 1964, um decreto governamental correspondente foi emitido, a data de início do LKI no foguete foi alterada para 1967-1968.
Para cumprir a missão de entregar 2 cosmonautas à órbita lunar com um deles pousando na superfície, foi necessário aumentar a capacidade de carga do foguete para 90-100 toneladas. Isso exigia soluções que não levariam a mudanças fundamentais no projeto do esboço. Tais soluções foram encontradas - instalação de 6 motores LPRE adicionais na parte central da parte inferior do bloco “A”, alterando o azimute de lançamento, diminuindo a altura da órbita de referência, aumentando o enchimento dos tanques de combustível por superresfriamento do combustível e do oxidante. Graças a isso, a capacidade de carga do N-1 foi aumentada para 95 toneladas, e o peso de lançamento aumentou para 2.800-2900 toneladas. O projeto do foguete N-1-LZ para o programa lunar foi assinado por Korolev em 25 de dezembro de 1964.
No ano seguinte, o esquema do foguete sofreu alterações, decidiu-se abandonar a ejeção. O fluxo de ar foi fechado pela introdução de uma seção de cauda especial. Uma característica distintiva do foguete era o recuo massivo da carga útil, que era exclusivo dos mísseis soviéticos. Todo o esquema de suporte de carga funcionou para isso, no qual a estrutura e os tanques não formavam um único todo. Ao mesmo tempo, uma área de layout bastante pequena, devido ao uso de grandes tanques esféricos, levou a uma diminuição da carga útil e, por outro lado, às características extremamente elevadas dos motores, a gravidade específica extremamente baixa dos tanques e soluções de design exclusivas aumentaram isso.
Todos os estágios do foguete foram chamados de blocos "A", "B", "C" (na versão lunar eles foram usados para lançar a espaçonave em órbita próxima à Terra), os blocos "G" e "D" foram concebidos para acelerar a nave espacial da Terra e desacelerar na lua. O esquema único do foguete N-1, cujos estágios eram estruturalmente semelhantes, possibilitou a transferência dos resultados dos testes do 2º estágio do foguete para o 1º. Possíveis contingências que não puderam ser “detectadas” no solo deveriam ser verificadas durante o vôo.
Em 21 de fevereiro de 1969, ocorreu o primeiro lançamento de foguete, seguido por mais 3 lançamentos. Todos eles não tiveram sucesso. Embora no decorrer de alguns testes de bancada, os motores NK-33 tenham se mostrado muito confiáveis, a maioria dos problemas que surgem está associada a eles. Os problemas do H-1 estavam associados ao torque de reversão, forte vibração, choque hidrodinâmico (quando os motores foram ligados), ruído elétrico e outros efeitos não explicados que foram causados pela operação simultânea de um número tão grande de motores (na primeira fase - 30) e as grandes dimensões da própria transportadora. …
Essas dificuldades não puderam ser constatadas antes do início dos voos, uma vez que, para economizar dinheiro, não foram produzidos suportes de solo caros para a realização de testes de fogo e dinâmicos em toda a transportadora ou pelo menos em sua 1ª etapa na coleta. O resultado disso foi o teste de um produto complexo diretamente em vôo. Essa abordagem um tanto controversa acabou levando a uma série de acidentes com veículos lançadores.
Alguns atribuem o fracasso do projeto ao fato de que o estado não tinha uma posição clara e definida desde o início, como a aposta estratégica de Kennedy na missão lunar. Sharakhanya Khrushchev e, em seguida, a liderança de Brezhnev em relação a estratégias e tarefas eficazes da astronáutica são documentados. Então, um dos desenvolvedores do "Tsar-Foguete" Sergei Kryukov observou que o complexo N-1 morreu não tanto por causa de dificuldades técnicas, mas porque se tornou uma moeda de troca no jogo das ambições pessoais e políticas.
Outro veterano do setor, Vyacheslav Galyaev, acredita que o fator determinante das falhas, além da falta de atenção do Estado, foi a banal impossibilidade de trabalhar com objetos tão complexos, ao mesmo tempo em que se obtiveram a aprovação de critérios de qualidade e confiabilidade, bem como a relutância da ciência soviética na época em implementar tal programa em larga escala. De uma forma ou de outra, em junho de 1974, os trabalhos no complexo N1-LZ foram interrompidos. O acúmulo disponível sob este programa foi destruído, e os custos (no valor de 4-6 bilhões de rublos a preços de 1970) foram simplesmente amortizados.
