Die superschwere Trägerrakete N-1 wurde wegen ihrer großen Abmessungen (Startgewicht von fast 2500 Tonnen, Höhe - 110 Meter) sowie der bei der Arbeit festgelegten Ziele "Zarrakete" genannt. Die Rakete sollte dazu beitragen, die Verteidigungsfähigkeit des Staates zu stärken, wissenschaftliche und nationale Wirtschaftsprogramme sowie bemannte interplanetare Flüge zu fördern. Wie ihre berühmten Namensvetter - Tsar Bell und Tsar Cannon - wurde dieses Designprodukt jedoch nie für den vorgesehenen Zweck verwendet.
Die UdSSR begann bereits Ende der 1950er Jahre über die Entwicklung einer schweren Superrakete nachzudenken. Ideen und Annahmen für seine Entwicklung wurden im königlichen OKB-1 gesammelt. Zu den Optionen gehörte die Verwendung einer Designreserve der R-7-Rakete, die die ersten sowjetischen Satelliten startete, und sogar die Entwicklung eines nuklearen Antriebssystems. Schließlich wählten die Expertenkommission und später die Führung des Landes bis 1962 eine Anordnung mit vertikaler Raketenkonstruktion, die eine Last von bis zu 75 Tonnen in die Umlaufbahn bringen konnte (die Masse der zum Mond geworfenen Fracht beträgt 23 Tonnen, zum Mars - 15 Tonnen). Gleichzeitig konnten eine Vielzahl einzigartiger Technologien eingeführt und weiterentwickelt werden – ein Bordcomputer, neue Schweißverfahren, Gitterflügel, ein Notfallrettungssystem für Astronauten und vieles mehr.
Ursprünglich sollte die Rakete eine schwere Orbitalstation in eine erdnahe Umlaufbahn bringen, mit der anschließenden Aussicht auf den Bau von TMK, einer schweren interplanetaren Raumsonde für Flüge zum Mars und zur Venus. Später wurde jedoch eine verspätete Entscheidung getroffen, die UdSSR mit der Lieferung eines Mannes auf die Mondoberfläche in das "Mondrennen" einzubeziehen. So wurde das Programm zur Entwicklung der N-1-Rakete beschleunigt und sie wurde tatsächlich zu einem Träger für das LZ-Expeditionsraumschiff im N-1-LZ-Komplex.
Vor der Entscheidung über das endgültige Layout der Trägerrakete mussten die Entwickler mindestens 60 verschiedene Optionen bewerten, von Multiblock bis Monoblock, sowohl parallele als auch sequentielle Aufteilung der Rakete in Stufen. Für jede dieser Optionen wurden entsprechende umfassende Vor- und Nachteileanalysen durchgeführt, einschließlich einer Machbarkeitsstudie des Projekts.
Im Zuge der Vorrecherchen mussten die Macher das Multiblock-Schema mit paralleler Aufteilung in Etappen aufgeben, obwohl dieses Schema bereits auf der R-7 getestet wurde und den Transport vorgefertigter Elemente der Trägerrakete ermöglichte (Antriebssysteme, Tanks) vom Werk zum Kosmodrom per Bahn … Die Rakete wurde vor Ort zusammengebaut und überprüft. Dieses Schema wurde aufgrund der nicht optimalen Kombination von Massenkosten und zusätzlichen hydrostatischen, mechanischen, pneumatischen und elektrischen Verbindungen zwischen den Raketenblöcken abgelehnt. Infolgedessen trat ein Monoblock-Schema in den Vordergrund, das den Einsatz von Flüssigtreibstoff-Raketentriebwerken mit Vorpumpen vorsah, die es ermöglichten, die Wandstärke (und damit die Masse) der Tanks zu reduzieren sowie die den Ladegasdruck reduzieren.
Das Projekt der N-1-Rakete war in vielerlei Hinsicht ungewöhnlich, aber seine Hauptunterscheidungsmerkmale waren das ursprüngliche Schema mit kugelförmig aufgehängten Panzern sowie eine tragende Außenhaut, die von einem Triebwerk (einem Flugzeugschema von "Semi-Monococks" verwendet wurde) und eine ringförmige Anordnung von Flüssigtreibstoff-Raketentriebwerken an jeder der Stufen. Dank dieser technischen Lösung, die auf die erste Stufe der Rakete während des Starts und des Aufstiegs angewendet wurde, wurde die Luft aus der umgebenden Atmosphäre durch die LPRE-Abgasdüsen in den Innenraum unter dem Tank ausgestoßen. Das Ergebnis war der Anschein eines sehr großen Düsentriebwerks, das den gesamten unteren Teil der 1. Stufe umfasste. Auch ohne Luftnachverbrennung des LPRE-Abgases verlieh dieses Schema der Rakete eine deutliche Schubsteigerung und erhöhte ihre Gesamteffizienz.
Die Stufen der N-1-Rakete waren durch spezielle Übergangsbinder miteinander verbunden, durch die bei einem Heißstart der Triebwerke der nächsten Stufen Gase absolut frei strömen konnten. Gesteuert wurde die Rakete entlang des Rollkanals mit Hilfe von Steuerdüsen, in die das Gas eingespeist und dort nach den Turbopumpeneinheiten (TNA) ausgestoßen wurde, entlang des Nick- und Kurskanals, die Steuerung erfolgte über den Schubversatz der gegenüber Flüssigtreibstoffmotoren.
Aufgrund der Unmöglichkeit, die Stufen der superschweren Rakete auf der Schiene zu transportieren, schlugen die Macher vor, die Außenhülle der N-1 abnehmbar zu machen und ihre Treibstofftanks aus Blechzuschnitten ("Blütenblättern") bereits direkt an der Kosmodrom selbst. Diese Idee passte zunächst nicht in die Köpfe der Mitglieder der Expertenkommission. Daher empfahlen die Mitglieder der Kommission nach Annahme des vorläufigen Entwurfs der N-1-Rakete im Juli 1962, die Fragen der Lieferung der zusammengebauten Raketenstufen beispielsweise mit einem Luftschiff weiterzuentwickeln.
Während der Verteidigung des vorläufigen Designs der Rakete wurden der Kommission 2 Varianten der Rakete vorgelegt: die Verwendung von AT oder flüssigem Sauerstoff als Oxidationsmittel. In diesem Fall wurde die Option mit flüssigem Sauerstoff als Hauptoption betrachtet, da eine Rakete mit AT-NDMG-Treibstoff geringere Eigenschaften aufweisen würde. Wertmäßig schien die Entwicklung eines Flüssigsauerstoffmotors wirtschaftlicher zu sein. Gleichzeitig erschien nach Angaben von OKB-1 im Notfall an Bord der Rakete die Sauerstoffoption sicherer als die Option mit einem AT-basierten Oxidationsmittel. Die Schöpfer der Rakete erinnerten sich an den Absturz der R-16 im Oktober 1960 und arbeiteten an selbstentzündlichen giftigen Komponenten.
Bei der Entwicklung einer mehrmotorigen Version der N-1-Rakete setzte Sergey Korolev zunächst auf das Konzept, die Zuverlässigkeit des gesamten Antriebssystems durch die mögliche Abschaltung defekter Raketentriebwerke während des Fluges zu erhöhen. Dieses Prinzip hat seine Anwendung im Motorsteuerungssystem - KORD gefunden, das zum Erkennen und Abschalten fehlerhafter Motoren entwickelt wurde.
Korolev bestand auf dem Einbau des Flüssigtreibstoffmotors von Motoren. In Ermangelung der infrastrukturellen und technologischen Fähigkeiten für die kostspielige und riskante Entwicklung fortschrittlicher energiereicher Sauerstoff-Wasserstoff-Motoren und der Befürwortung der Verwendung giftigerer und leistungsstärkerer Heptyl-Amyl-Motoren hat sich das führende Motorenbaubüro Glushko nicht mit Motoren für H1 beschäftigt, nachdem deren Entwicklung der KB Kuznetsov anvertraut wurde. Es ist erwähnenswert, dass es den Spezialisten dieses Konstruktionsbüros gelungen ist, die höchste Ressourcen- und Energieperfektion für Sauerstoff-Kerosin-Motoren zu erreichen. In allen Stadien der Trägerrakete befand sich der Treibstoff in den ursprünglichen Kugeltanks, die an der Tragschale aufgehängt waren. Gleichzeitig waren die Motoren des Kuznetsov Design Bureau nicht leistungsstark genug, was dazu führte, dass sie in großen Mengen installiert werden mussten, was letztendlich zu einer Reihe negativer Auswirkungen führte.
Die Konstruktionsunterlagen für die N-1 waren im März 1964 fertig, die Flugdesigntests (LKI) sollten 1965 beginnen, aber aufgrund der fehlenden Finanzierung und Ressourcen für das Projekt kam es nicht dazu. Betroffen vom mangelnden Interesse an diesem Projekt - das Verteidigungsministerium der UdSSR, da die Nutzlast der Rakete und der Aufgabenbereich nicht speziell bezeichnet wurden. Dann versuchte Sergej Koroljow, die politische Führung des Staates für die Rakete zu interessieren, indem er vorschlug, die Rakete bei der Mondmission einzusetzen. Dieser Vorschlag wurde angenommen. Am 3. August 1964 wurde eine entsprechende Regierungsverordnung erlassen, der Starttermin für das LKI auf der Rakete wurde auf 1967-1968 verschoben.
Um die Mission zu erfüllen, 2 Kosmonauten in die Mondumlaufbahn zu bringen, von denen einer auf der Oberfläche landet, musste die Tragfähigkeit der Rakete auf 90-100 Tonnen erhöht werden. Dies erforderte Lösungen, die nicht zu grundlegenden Änderungen des Entwurfs führen würden. Solche Lösungen wurden gefunden - Installation zusätzlicher 6 LPRE-Triebwerke im mittleren Teil des Bodens von Block "A", Änderung des Startazimuts, Senkung der Höhe der Referenzbahn, Erhöhung der Füllung der Kraftstofftanks durch Unterkühlung des Kraftstoffs und des Oxidationsmittels. Dadurch wurde die Tragfähigkeit der N-1 auf 95 Tonnen und das Startgewicht auf 2800-2900 Tonnen erhöht. Der Entwurf der N-1-LZ-Rakete für das Mondprogramm wurde am 25. Dezember 1964 von Korolev unterzeichnet.
Im nächsten Jahr wurde das Raketenschema geändert, es wurde beschlossen, den Auswurf aufzugeben. Der Luftstrom wurde durch die Einführung einer speziellen Heckpartie geschlossen. Eine Besonderheit der Rakete war der massive Rückstoß der Nutzlast, der nur bei sowjetischen Raketen vorkam. Dafür funktionierte das gesamte Tragkonzept, bei dem Rahmen und Tanks kein Ganzes bildeten. Gleichzeitig führte eine eher kleine Grundrissfläche durch die Verwendung großer Kugeltanks zu einer Verringerung der Nutzlast, und andererseits die extrem hohen Eigenschaften der Motoren, das extrem niedrige spezifische Gewicht der Tanks und einzigartige Designlösungen steigerten es.
Alle Stufen der Rakete wurden Blöcke "A", "B", "C" genannt (in der Mondversion wurden sie verwendet, um das Raumfahrzeug in eine erdnahe Umlaufbahn zu bringen), die Blöcke "G" und "D" sollten beschleunigen die Raumsonde von der Erde ab und bremst auf dem Mond ab. Das einzigartige Schema der N-1-Rakete, deren alle Stufen strukturell ähnlich waren, ermöglichte es, die Testergebnisse der 2. Stufe der Rakete auf die 1. zu übertragen. Eventuelle Eventualitäten, die am Boden nicht „aufgefangen“werden konnten, sollten im Flug überprüft werden.
Am 21. Februar 1969 erfolgte der erste Raketenstart, gefolgt von 3 weiteren Starts. Alle waren erfolglos. Obwohl sich die NK-33-Triebwerke in einigen Prüfstandstests als sehr zuverlässig erwiesen, waren die meisten Probleme damit verbunden. Die Probleme des H-1 waren mit dem Umkehrdrehmoment, starken Vibrationen, hydrodynamischen Stößen (wenn die Motoren eingeschaltet wurden), elektrischen Geräuschen und anderen nicht berücksichtigten Effekten verbunden, die durch den gleichzeitigen Betrieb einer so großen Anzahl von Motoren verursacht wurden (in der ersten Stufe - 30) und die großen Abmessungen des Trägers selbst. …
Diese Schwierigkeiten konnten vor Beginn der Flüge nicht festgestellt werden, da aus Kostengründen keine teuren Bodenstände für die Durchführung von Brand- und Dynamiktests des gesamten Trägers oder zumindest seiner 1. Stufe in der Sammlung hergestellt wurden. Das Ergebnis war die Erprobung eines komplexen Produkts direkt im Flug. Dieser eher umstrittene Ansatz führte schließlich zu einer Reihe von Unfällen mit Trägerraketen.
Manche führen das Scheitern des Projekts darauf zurück, dass der Staat von Anfang an keine eindeutige Position hatte, wie Kennedys strategische Beteiligung an der Mondmission. Die Führung von Sharakhanya Chruschtschow und dann Breschnew in Bezug auf effektive Strategien und Aufgaben der Raumfahrt wird dokumentiert. So bemerkte einer der Entwickler von "Tsar-Rocket" Sergei Kryukov, dass der N-1-Komplex nicht so sehr an technischen Schwierigkeiten starb, sondern weil er zu einem Verhandlungsinstrument im Spiel der persönlichen und politischen Ambitionen wurde.
Ein anderer Veteran der Branche, Vyacheslav Galyaev, ist der Ansicht, dass der entscheidende Faktor für Misserfolge neben der mangelnden Aufmerksamkeit des Staates die banale Unfähigkeit war, mit solch komplexen Objekten zu arbeiten und gleichzeitig die Anerkennung von Qualitäts- und Zuverlässigkeitskriterien zu erreichen. ebenso wie die mangelnde Bereitschaft der sowjetischen Wissenschaft zu dieser Zeit, ein so groß angelegtes Programm durchzuführen. Auf die eine oder andere Weise wurden im Juni 1974 die Arbeiten am N1-LZ-Komplex eingestellt. Der im Rahmen dieses Programms verfügbare Rückstand wurde vernichtet und die Kosten (in Höhe von 4-6 Milliarden Rubel zu Preisen von 1970) wurden einfach abgeschrieben.
