La fusée porteuse super-lourde N-1 a été surnommée "Tsar Rocket" pour ses grandes dimensions (poids au lancement de près de 2500 tonnes, hauteur - 110 mètres), ainsi que les objectifs fixés lors de ses travaux. La fusée était censée aider à renforcer la capacité de défense de l'État, à promouvoir des programmes économiques scientifiques et nationaux, ainsi que des vols interplanétaires habités. Cependant, comme leurs célèbres homonymes - Tsar Bell et Tsar Cannon - ce produit design n'a jamais été utilisé aux fins prévues.
L'URSS a commencé à penser à la création d'une super-fusée lourde à la fin des années 1950. Des idées et des hypothèses pour son développement ont été accumulées dans l'OKB-1 royal. Parmi les options figurait l'utilisation d'une réserve de conception de la fusée R-7 qui a lancé les premiers satellites soviétiques et même le développement d'un système de propulsion nucléaire. Enfin, en 1962, la commission d'experts, et plus tard les dirigeants du pays, ont choisi un arrangement avec une conception de fusée verticale, qui pourrait mettre une charge pesant jusqu'à 75 tonnes en orbite (la masse de la cargaison lancée sur la Lune est de 23 tonnes, vers Mars - 15 tonnes). Dans le même temps, il a été possible d'introduire et de développer un grand nombre de technologies uniques - un ordinateur de bord, de nouvelles méthodes de soudage, des ailes en treillis, un système de sauvetage d'urgence pour les astronautes et bien plus encore.
Initialement, la fusée était destinée à lancer une station orbitale lourde en orbite proche de la Terre, avec la perspective ultérieure d'assembler TMK, un engin spatial interplanétaire lourd pour les vols vers Mars et Vénus. Cependant, plus tard, une décision tardive a été prise d'inclure l'URSS dans la « course lunaire » avec la livraison d'un homme à la surface lunaire. Ainsi, le programme de création de la fusée N-1 a été accéléré et elle s'est en fait transformée en un support pour le vaisseau spatial expéditionnaire LZ dans le complexe N-1-LZ.
Avant de décider de la configuration finale du lanceur, les créateurs ont dû évaluer au moins 60 options différentes, du multibloc au monobloc, à la fois la division parallèle et séquentielle de la fusée en étages. Pour chacune de ces options, des analyses complètes pertinentes des avantages et des inconvénients ont été réalisées, y compris une étude de faisabilité du projet.
Au cours des recherches préliminaires, les créateurs ont été contraints d'abandonner le schéma multibloc avec division parallèle en étages, bien que ce schéma ait déjà été testé sur le R-7 et permette de transporter des éléments prêts à l'emploi du lanceur. (systèmes de propulsion, réservoirs) de l'usine au cosmodrome par voie ferrée… La fusée a été assemblée et vérifiée sur place. Ce schéma a été rejeté en raison de la combinaison non optimale des coûts de masse et des connexions hydrauliques, mécaniques, pneumatiques et électriques supplémentaires entre les blocs de missiles. En conséquence, un schéma monobloc est apparu, impliquant l'utilisation de moteurs-fusées à ergols liquides avec pré-pompes, qui ont permis de réduire l'épaisseur de paroi (et donc la masse) des réservoirs, ainsi que de réduire la pression du gaz de suralimentation.
Le projet de la fusée N-1 était à bien des égards inhabituel, mais ses principales caractéristiques distinctives étaient le schéma d'origine avec des réservoirs suspendus sphériques, ainsi qu'une peau extérieure porteuse, qui était soutenue par un groupe électrogène (un schéma d'avion de "semi-monococks" a été utilisé) et un arrangement annulaire de moteurs-fusées à propergol liquide à chacun des étages. Grâce à cette solution technique, telle qu'appliquée au premier étage de la fusée lors du lancement et de son ascension, l'air de l'atmosphère environnante était éjecté dans l'espace intérieur sous le réservoir par les jets d'échappement LPRE. Le résultat était un semblant d'un très gros moteur à réaction qui comprenait toute la partie inférieure de la structure du 1er étage. Même sans postcombustion d'air à l'échappement LPRE, ce schéma a fourni à la fusée une augmentation significative de la poussée, augmentant son efficacité globale.
Les étages de la fusée N-1 étaient interconnectés par des fermes de transition spéciales, à travers lesquelles les gaz pouvaient s'écouler absolument librement en cas de démarrage à chaud des moteurs des étages suivants. La fusée était contrôlée le long du canal de roulis à l'aide de tuyères de contrôle, dans lesquelles le gaz était alimenté, déchargé là après les unités de turbopompe (TNA), le long des canaux de tangage et de cap, le contrôle a été effectué en utilisant le décalage de poussée du opposés aux moteurs à ergols liquides.
En raison de l'impossibilité de transporter les étages de la fusée super-lourde par rail, les créateurs ont proposé de rendre la coque extérieure du N-1 détachable, et de produire ses réservoirs de carburant à partir de flans de tôle ("pétales") déjà directement à la cosmodrome lui-même. Au départ, cette idée ne rentrait pas dans l'esprit des membres de la commission d'experts. Par conséquent, après avoir adopté la conception préliminaire de la fusée N-1 en juillet 1962, les membres de la commission ont recommandé que les problèmes de livraison des étages de fusée assemblés soient approfondis, par exemple à l'aide d'un dirigeable.
Lors de la soutenance de la conception préliminaire de la fusée, la commission s'est vue présenter 2 variantes de la fusée: utilisant l'AT ou l'oxygène liquide comme comburant. Dans ce cas, l'option avec de l'oxygène liquide a été considérée comme la principale, car une fusée utilisant du carburant AT-NDMG aurait des caractéristiques inférieures. En termes de valeur, la création d'un moteur à oxygène liquide semblait être plus économique. Dans le même temps, selon les représentants d'OKB-1, en cas d'urgence à bord de la fusée, l'option oxygène semblait plus sûre que l'option utilisant un oxydant à base d'AT. Les créateurs de la fusée se sont souvenus du crash du R-16, survenu en octobre 1960 et ont travaillé sur des composants toxiques auto-inflammables.
Lors de la création d'une version multimoteur de la fusée N-1, Sergey Korolev s'est tout d'abord appuyé sur le concept d'augmentation de la fiabilité de l'ensemble du système de propulsion, grâce à l'arrêt possible des moteurs de fusée défectueux pendant le vol. Ce principe a trouvé son application dans le système de contrôle du moteur - KORD, qui a été conçu pour détecter et arrêter les moteurs défectueux.
Korolev a insisté sur l'installation du moteur à propergol liquide des moteurs. Manquant des capacités infrastructurelles et technologiques de la création coûteuse et risquée de moteurs oxygène-hydrogène avancés à haute énergie et préconisant l'utilisation de moteurs heptyl-amyl plus toxiques et plus puissants, le principal bureau de construction de moteurs Glushko ne s'est pas engagé dans des moteurs pour H1, après dont leur développement a été confié au Kuznetsov KB. Il est à noter que les spécialistes de ce bureau d'études ont réussi à atteindre la plus haute perfection en matière de ressources et d'énergie pour les moteurs de type oxygène-kérosène. À tous les étages du lanceur, le carburant se trouvait dans les réservoirs à billes d'origine, qui étaient suspendus à la coque de support. Dans le même temps, les moteurs du bureau de conception de Kuznetsov n'étaient pas assez puissants, ce qui a obligé à les installer en grande quantité, ce qui a finalement entraîné un certain nombre d'effets négatifs.
L'ensemble de la documentation de conception du N-1 était prêt en mars 1964, les essais de conception en vol (LKI) devaient commencer en 1965, mais en raison du manque de financement et de ressources pour le projet, cela ne s'est pas produit. Affecté par le manque d'intérêt pour ce projet - le ministère de la Défense de l'URSS, car la charge utile de la fusée et l'éventail des tâches n'étaient pas spécifiquement désignés. Ensuite, Sergueï Korolev a tenté d'intéresser les dirigeants politiques de l'État à la fusée en proposant d'utiliser la fusée dans la mission lunaire. Cette proposition a été acceptée. Le 3 août 1964, un décret gouvernemental correspondant a été publié, la date de début du LKI sur la fusée a été décalée à 1967-1968.
Pour mener à bien la mission de livrer 2 cosmonautes sur l'orbite lunaire avec l'un d'eux atterrissant à la surface, il était nécessaire d'augmenter la capacité de charge de la fusée à 90-100 tonnes. Cela nécessitait des solutions qui n'entraîneraient pas de changements fondamentaux dans le projet de conception. De telles solutions ont été trouvées - installation de 6 moteurs LPRE supplémentaires dans la partie centrale du bas du bloc "A", modification de l'azimut de lancement, abaissement de la hauteur de l'orbite de référence, augmentation du remplissage des réservoirs de carburant en surrefroidissant le carburant et l'oxydant. Grâce à cela, la capacité de charge du N-1 a été portée à 95 tonnes et le poids de lancement est passé à 2800-2900 tonnes. Le projet de conception de la fusée N-1-LZ pour le programme lunaire a été signé par Korolev le 25 décembre 1964.
L'année suivante, le schéma de la fusée a subi des modifications, il a été décidé d'abandonner l'éjection. Le flux d'air a été fermé par l'introduction d'une section de queue spéciale. Une caractéristique distinctive de la fusée était le recul massif de la charge utile, unique aux missiles soviétiques. L'ensemble du schéma porteur fonctionnait pour cela, dans lequel le cadre et les réservoirs ne formaient pas un tout. Dans le même temps, une zone d'implantation plutôt réduite, due à l'utilisation de grands réservoirs sphériques, a entraîné une diminution de la charge utile, et d'autre part, les caractéristiques extrêmement élevées des moteurs, la densité extrêmement faible des réservoirs et des solutions de conception uniques l'ont augmenté.
Tous les étages de la fusée étaient appelés blocs "A", "B", "C" (dans la version lunaire, ils étaient utilisés pour lancer le vaisseau spatial en orbite proche de la Terre), les blocs "G" et "D" étaient destinés à accélérer le vaisseau spatial depuis la Terre et décélérer sur la Lune. Le schéma unique de la fusée N-1, dont tous les étages étaient structurellement similaires, a permis de transférer les résultats des tests du 2e étage de la fusée au 1er. Les éventualités qui ne pouvaient pas être « attrapées » au sol étaient censées être vérifiées en vol.
Le 21 février 1969, le premier lancement de fusée a eu lieu, suivi de 3 autres lancements. Tous ont échoué. Bien qu'au cours de certains tests au banc, les moteurs NK-33 se soient avérés très fiables, la plupart des problèmes qui se posent leur sont associés. Les problèmes du H-1 étaient associés au couple d'inversion, aux fortes vibrations, aux chocs hydrodynamiques (lorsque les moteurs étaient allumés), au bruit électrique et à d'autres effets non comptabilisés causés par le fonctionnement simultané d'un si grand nombre de moteurs (au premier étage - 30) et les grandes dimensions du support lui-même. …
Ces difficultés n'ont pas pu être établies avant le début des vols, car afin d'économiser de l'argent, des stands au sol coûteux n'ont pas été produits pour effectuer des tests au feu et dynamiques de l'ensemble du transporteur ou au moins de son 1er étage de la collection. Le résultat a été le test d'un produit complexe directement en vol. Cette approche plutôt controversée a finalement conduit à une série d'accidents de lanceurs.
Certains attribuent l'échec du projet au fait que l'État n'avait pas de position claire et définie dès le début, comme l'enjeu stratégique de Kennedy sur la mission lunaire. Sharakhanya Khrouchtchev, puis le leadership de Brejnev en ce qui concerne les stratégies et les tâches efficaces de l'astronautique sont documentés. Ainsi, l'un des développeurs de "Tsar-Rocket" Sergei Kryukov a noté que le complexe N-1 est mort non pas tant à cause de difficultés techniques, mais parce qu'il est devenu une monnaie d'échange dans le jeu des ambitions personnelles et politiques.
Un autre vétéran de l'industrie, Vyacheslav Galyaev, estime que le facteur déterminant des échecs, en plus du manque d'attention de la part de l'État, était l'incapacité banale de travailler avec des objets aussi complexes, tout en obtenant l'approbation de critères de qualité et de fiabilité, ainsi que la réticence de la science soviétique à l'époque à mettre en œuvre un programme d'une telle envergure. D'une manière ou d'une autre, en juin 1974, les travaux du complexe N1-LZ sont arrêtés. L'arriéré disponible dans le cadre de ce programme a été détruit et les coûts (d'un montant de 4 à 6 milliards de roubles aux prix de 1970) ont été simplement amortis.
