Roket pengangkut super berat N-1 dijuluki "Tsar Rocket" untuk dimensi besar (berat pelancaran hampir 2500 tan, tinggi - 110 meter), serta tujuan yang ditetapkan semasa mengerjakannya. Roket itu diharapkan dapat membantu memperkukuhkan kemampuan pertahanan negara, mempromosikan program ekonomi saintifik dan nasional, serta penerbangan antarplan berawak. Namun, seperti nama khas mereka - Tsar Bell dan Tsar Cannon - produk reka bentuk ini tidak pernah digunakan untuk tujuan yang dimaksudkan.
USSR mula memikirkan penciptaan roket super berat pada akhir 1950-an. Idea dan andaian untuk pengembangannya terkumpul di kerajaan OKB-1. Antara pilihannya ialah penggunaan cadangan reka bentuk dari roket R-7 yang melancarkan satelit Soviet pertama dan bahkan pengembangan sistem pendorong nuklear. Akhirnya, pada tahun 1962, komisi pakar, dan kemudian kepemimpinan negara, memilih pengaturan dengan reka bentuk roket menegak, yang dapat memuat muatan hingga 75 ton ke orbit (jisim kargo yang dilemparkan ke Bulan adalah 23 ton, ke Marikh - 15 tan). Pada masa yang sama, adalah mungkin untuk memperkenalkan dan mengembangkan sebilangan besar teknologi unik - komputer dalam pesawat, kaedah kimpalan baru, sayap kisi, sistem penyelamatan kecemasan untuk angkasawan dan banyak lagi.
Pada mulanya, roket itu bertujuan untuk melancarkan stesen orbit berat ke orbit dekat bumi, dengan prospek berikutnya untuk mengumpulkan TMK, sebuah kapal angkasa antarplanet berat untuk penerbangan ke Mars dan Venus. Namun, kemudian, keputusan yang terlambat dibuat untuk memasukkan USSR dalam "perlumbaan lunar" dengan penghantaran seorang lelaki ke permukaan bulan. Oleh itu, program untuk mencipta roket N-1 dipercepat dan ia sebenarnya berubah menjadi kapal induk untuk kapal angkasa ekspedisi LZ di kompleks N-1-LZ.
Sebelum memutuskan susun atur akhir kenderaan pelancaran, para pencipta harus menilai sekurang-kurangnya 60 pilihan yang berbeza, dari multi-blok hingga monoblock, kedua-dua pembahagian roket selari dan berurutan secara berperingkat. Untuk setiap pilihan ini, analisis komprehensif yang berkaitan dengan kelebihan dan kekurangan dilakukan, termasuk kajian kemungkinan projek.
Semasa penyelidikan awal, para pencipta terpaksa meninggalkan skema multi-blok dengan pembahagian selari menjadi beberapa tahap, walaupun skema ini telah diuji pada R-7 dan memungkinkan untuk mengangkut elemen siap pakai kenderaan pelancaran (sistem pendorong, tangki) dari kilang ke kosmodrom dengan kereta api … Roket dipasang dan diperiksa di lokasi. Skema ini ditolak kerana gabungan kos jisim yang tidak optimum dan sambungan hidro, mekanikal, pneumatik dan elektrik tambahan antara blok peluru berpandu. Akibatnya, skema monoblock muncul, yang melibatkan penggunaan mesin roket propelan cecair dengan pra-pam, yang memungkinkan untuk mengurangkan ketebalan dinding (dan karenanya jisim) tangki, serta mengurangkan tekanan gas penguat.
Projek roket N-1 dalam banyak hal tidak biasa, tetapi ciri khasnya adalah skema asal dengan tangki gantung sfera, serta kulit luar yang menanggung beban, yang disokong oleh set kuasa (skema kapal terbang "semi-monococks" digunakan) dan susunan annular enjin roket propelan cecair pada setiap tahap. Berkat penyelesaian teknikal ini, seperti yang diterapkan pada tahap pertama roket semasa peluncuran dan pendakiannya, udara dari atmosfer sekitarnya dikeluarkan ke ruang dalam di bawah tangki oleh jet ekzos LPRE. Hasilnya adalah kemiripan mesin jet yang sangat besar yang merangkumi keseluruhan bahagian bawah struktur tahap 1. Walaupun tanpa udara membakar ekzos LPRE, skema ini memberikan roket peningkatan daya tuju yang signifikan, meningkatkan kecekapan keseluruhannya.
Tahap roket N-1 saling berkaitan dengan kekuda peralihan khas, di mana gas dapat mengalir secara bebas sekiranya berlaku permulaan enjin tahap berikutnya. Roket dikendalikan di sepanjang saluran gulung dengan bantuan muncung kawalan, di mana gas dimasukkan, dibuang ke sana setelah unit turbopump (TNA), di sepanjang saluran nada dan arah, kawalan dilakukan menggunakan ketidakcocokan tuju enjin cecair yang berlawanan.
Oleh kerana mustahil untuk mengangkut tahap roket super berat dengan kereta api, para pencipta mencadangkan agar shell luar N-1 dilepas, dan untuk menghasilkan tangki bahan bakar dari ruang lembaran ("kelopak") yang sudah langsung di kosmodrom itu sendiri. Pada mulanya, idea ini tidak sesuai dengan pemikiran anggota komisi pakar. Oleh itu, setelah mengadopsi reka bentuk awal roket N-1 pada bulan Julai 1962, para anggota suruhanjaya mengesyorkan agar permasalahan penyampaian tahap roket yang dipasang diselesaikan lebih lanjut, misalnya, menggunakan kapal terbang.
Semasa mempertahankan reka bentuk awal roket, komisi itu disajikan dengan 2 varian roket: menggunakan AT atau oksigen cair sebagai pengoksidaan. Dalam hal ini, pilihan dengan oksigen cair dianggap sebagai yang utama, kerana roket yang menggunakan bahan bakar AT-NDMG akan memiliki ciri yang lebih rendah. Dari segi nilai, penciptaan mesin oksigen cecair nampaknya lebih menjimatkan. Pada masa yang sama, menurut wakil OKB-1, sekiranya berlaku kecemasan di roket, pilihan oksigen nampaknya lebih selamat daripada pilihan menggunakan pengoksidasi berasaskan AT. Pencipta roket itu mengingati jatuhnya R-16, yang berlaku pada Oktober 1960 dan mengusahakan komponen beracun yang menyala sendiri.
Semasa membuat roket N-1 versi multi-mesin, Sergey Korolev bergantung pada konsep pertama untuk meningkatkan kebolehpercayaan keseluruhan sistem pendorong, melalui kemungkinan mematikan enjin roket yang rosak semasa penerbangan. Prinsip ini telah digunakan dalam sistem kawalan enjin - KORD, yang dirancang untuk mengesan dan mematikan mesin yang rosak.
Korolev menegaskan pemasangan mesin enjin cecair-pendorong. Kekurangan infrastruktur dan kemampuan teknologi dari penciptaan enjin oksigen-hidrogen bertenaga tinggi yang mahal dan berisiko dan menganjurkan penggunaan mesin heptil-amil yang lebih toksik dan kuat, biro bangunan enjin terkemuka Glushko tidak menggunakan enjin untuk H1, setelah yang pembangunan mereka dipercayakan kepada Kuznetsov KB. Perlu diperhatikan bahawa pakar biro reka bentuk ini berjaya mencapai kesempurnaan sumber dan tenaga tertinggi untuk mesin jenis oksigen-minyak tanah. Pada semua peringkat kenderaan pelancaran, bahan bakar berada di tangki bola asli, yang digantung dari cangkang pendukung. Pada masa yang sama, enjin Biro Reka Bentuk Kuznetsov tidak cukup kuat, yang menyebabkan fakta bahawa mereka harus dipasang dalam jumlah besar, yang akhirnya menyebabkan sejumlah kesan negatif.
Set dokumentasi reka bentuk untuk N-1 siap pada bulan Mac 1964, ujian reka bentuk penerbangan (LKI) dirancang untuk dimulakan pada tahun 1965, tetapi kerana kekurangan dana dan sumber daya untuk projek ini, ini tidak terjadi. Dipengaruhi oleh kurangnya minat dalam projek ini - Kementerian Pertahanan Uni Soviet, kerana muatan roket dan pelbagai tugas tidak ditentukan secara khusus. Kemudian Sergei Korolev berusaha menarik kepemimpinan politik negara dalam roket dengan mencadangkan untuk menggunakan roket itu dalam misi bulan. Cadangan ini diterima. Pada 3 Ogos 1964, dikeluarkan keputusan pemerintah yang sesuai, tarikh mula untuk LKI menggunakan roket tersebut dipindahkan ke 1967-1968.
Untuk menjalankan misi menyampaikan 2 angkasawan ke orbit bulan dengan salah satu dari mereka mendarat di permukaan, ia diperlukan untuk meningkatkan daya dukung roket menjadi 90-100 tan. Ini memerlukan penyelesaian yang tidak akan membawa kepada perubahan mendasar dalam rancangan rancangan. Penyelesaian seperti itu dijumpai - pemasangan enjin 6 LPRE tambahan di bahagian tengah bahagian bawah blok "A", mengubah azimut pelancaran, menurunkan ketinggian orbit rujukan, meningkatkan pengisian tangki bahan bakar dengan supercooling bahan bakar dan pengoksidaan. Berkat ini, daya dukung N-1 meningkat menjadi 95 tan, dan berat peluncuran meningkat menjadi 2800-2900 tan. Rancangan reka bentuk roket N-1-LZ untuk program lunar ditandatangani oleh Korolev pada 25 Disember 1964.
Pada tahun berikutnya, skema roket mengalami perubahan, diputuskan untuk meninggalkan pelemparan tersebut. Aliran udara ditutup dengan pengenalan bahagian ekor khas. Ciri khas roket adalah penarikan muatan besar, yang unik untuk peluru berpandu Soviet. Seluruh skema penanggung beban berfungsi untuk ini, di mana kerangka dan tangki tidak membentuk satu keseluruhan. Pada masa yang sama, kawasan susun atur yang agak kecil, kerana penggunaan tangki sfera yang besar, menyebabkan penurunan muatan, dan di sisi lain, ciri-ciri enjin yang sangat tinggi, graviti khas tangki yang sangat rendah dan penyelesaian reka bentuk yang unik meningkatkannya.
Semua tahap roket disebut blok "A", "B", "C" (dalam versi bulan mereka digunakan untuk melancarkan kapal angkasa ke orbit dekat bumi), blok "G" dan "D" dimaksudkan untuk mempercepat kapal angkasa dari Bumi dan melambatkan di Bulan. Skema unik roket N-1, yang semua tahapnya serupa secara struktur, memungkinkan untuk memindahkan hasil ujian tahap 2 roket ke yang pertama. Kemungkinan kemungkinan yang tidak dapat "ditangkap" di darat seharusnya diperiksa dalam penerbangan.
Pada 21 Februari 1969, pelancaran roket pertama berlaku, diikuti oleh 3 pelancaran lagi. Kesemuanya tidak berjaya. Walaupun dalam beberapa ujian bangku, enjin NK-33 terbukti sangat boleh dipercayai, kebanyakan masalah yang timbul berkaitan dengannya. Masalah H-1 dikaitkan dengan tork terbalik, getaran kuat, kejutan hidrodinamik (ketika enjin dihidupkan), bunyi elektrik dan lain-lain yang tidak dijelaskan untuk kesan yang disebabkan oleh operasi serentak sejumlah besar enjin (pada peringkat pertama - 30) dan dimensi pembawa itu sendiri …
Kesukaran ini tidak dapat diselesaikan sebelum permulaan penerbangan, kerana untuk menjimatkan wang, tempat darat yang mahal tidak dihasilkan untuk melakukan ujian kebakaran dan dinamik seluruh kapal induk atau sekurang-kurangnya tahap pertama dalam koleksi. Hasilnya adalah pengujian produk kompleks secara langsung dalam penerbangan. Pendekatan yang agak kontroversial ini akhirnya menyebabkan serangkaian kemalangan kenderaan pelancaran.
Ada yang mengaitkan kegagalan proyek ini dengan fakta bahawa negara itu tidak memiliki posisi yang jelas sejak awal, seperti kepentingan strategi Kennedy dalam misi bulan. Sharakhanya Khrushchev, dan kemudian kepemimpinan Brezhnev berkaitan dengan strategi dan tugas astronotik yang berkesan didokumentasikan. Oleh itu, salah seorang pengembang "Tsar-Rocket" Sergei Kryukov menyatakan bahawa kompleks N-1 mati tidak banyak kerana kesulitan teknikal, tetapi kerana ia menjadi cip tawar-menawar dalam permainan cita-cita peribadi dan politik.
Seorang lagi veteran industri ini, Vyacheslav Galyaev, percaya bahawa faktor penentu kegagalan, selain kurangnya perhatian yang sewajarnya dari negara, adalah ketidakmampuan dangkal untuk bekerja dengan objek-objek kompleks seperti itu, sambil mencapai persetujuan kriteria kualiti dan kebolehpercayaan, serta keengganan sains Soviet pada masa itu untuk melaksanakan program berskala besar tersebut. Dengan satu cara atau yang lain, pada bulan Jun 1974, kerja di kompleks N1-LZ dihentikan. Tunggakan yang ada di bawah program ini musnah, dan kos (dalam jumlah 4-6 bilion rubel pada harga tahun 1970) dihapus begitu saja.
