Erittäin raskas kantoraketti N-1 sai lempinimen "Tsar Rocket" suurten mittojensa (lähes 2500 tonnin laukaisupaino, korkeus-110 metriä) sekä sen eteen asetettujen tavoitteiden vuoksi. Raketin oli tarkoitus auttaa vahvistamaan valtion puolustuskykyä, edistämään tieteellisiä ja kansallisia talousohjelmia sekä miehitettyjä planeettojen välisiä lentoja. Kuitenkin, kuten heidän kuuluisia nimeään - Tsar Bell ja Tsar Cannon - tätä suunnittelutuotetta ei koskaan käytetty aiottuun tarkoitukseen.
Neuvostoliitto alkoi ajatella raskaan superraketin luomista jo 1950-luvun lopulla. Ideoita ja oletuksia sen kehittämisestä kerättiin kuninkaalliseen OKB-1: een. Yksi vaihtoehdoista oli ensimmäisten Neuvostoliiton satelliittien laukaisevan R-7-raketin suunnitteluvarannon käyttö ja jopa ydinvoimajärjestelmän kehittäminen. Lopulta vuoteen 1962 mennessä asiantuntijakomissio ja myöhemmin maan johto valitsivat järjestelyn, jossa oli pystysuora rakettimalli, joka saattoi asettaa jopa 75 tonnin kuorman kiertoradalle (Kuuhun heitetyn rahdin massa on 23 tonnia, Marsiin - 15 tonnia). Samaan aikaan oli mahdollista ottaa käyttöön ja kehittää suuri joukko ainutlaatuisia tekniikoita - ajotietokone, uudet hitsausmenetelmät, ristikkosiivet, astronauttien pelastusjärjestelmä ja paljon muuta.
Alun perin raketti oli tarkoitettu laukaisemaan raskas kiertorata-asema maanläheiselle kiertoradalle. Sen jälkeen on tarkoitus koota TMK, raskas planeettojen välinen avaruusalus Marsiin ja Venukseen suuntautuville lennoille. Myöhemmin kuitenkin tehtiin myöhästynyt päätös sisällyttää Neuvostoliitto "kuukilpailuun" toimittamalla mies kuun pinnalle. Siten N-1-raketin luomisen ohjelmaa nopeutettiin ja siitä tuli itse asiassa kantaja LZ-retkikunta-avaruusalukselle N-1-LZ-kompleksissa.
Ennen kuin päätettiin kantoraketin lopullisesta asettelusta, luojat joutuivat arvioimaan vähintään 60 eri vaihtoehtoa monilohkoisesta yksilohkoon, sekä rinnakkaista että peräkkäistä rakettien jakamista vaiheisiin. Jokaisesta vaihtoehdosta tehtiin asiaankuuluvat kattavat analyysit sekä eduista että haitoista, mukaan lukien hankkeen toteutettavuustutkimus.
Alustavan tutkimuksen aikana luojat joutuivat luopumaan monilohkoisesta järjestelmästä, joka jaettiin vaiheittain, vaikka tämä malli oli jo testattu R-7: llä ja mahdollisti kantoraketin valmiiden elementtien kuljettamisen (käyttövoimajärjestelmät, säiliöt) laitokselta kosmodromiin rautateitse … Raketti koottiin ja tarkastettiin paikan päällä. Tämä suunnitelma hylättiin, koska massakustannukset ja ohjuslohkojen väliset vesi-, mekaaniset, pneumaattiset ja sähköiset liitännät eivät olleet optimaalinen. Tämän seurauksena esille tuli yksilohkoinen järjestelmä, joka sisälsi nestepolttoainekäyttöisten rakettimoottorien käytön esipumpuilla, mikä mahdollisti säiliöiden seinämän paksuuden (ja siten massan) pienentämisen sekä alenna lisäkaasun painetta.
N-1-raketin projekti oli monella tapaa epätavallinen, mutta sen tärkeimmät erottavat piirteet olivat alkuperäinen rakenne pallomaisilla ripustussäiliöillä sekä kantava ulkokuori, jota tuki voimanlähde (lentokonekaavio "puolimonokukkia") ja nestemäistä polttoainetta käyttävien rakettimoottorien rengasmainen järjestely kussakin vaiheessa. Tämän teknisen ratkaisun ansiosta, jota sovellettiin raketin ensimmäiseen vaiheeseen laukaisun ja sen nousun aikana, ympäröivästä ilmakehästä tuleva ilma poistui LPRE -pakokaasusuihkuista säiliön alla olevaan sisätilaan. Tuloksena oli hyvin suuren suihkumoottorin ulkonäkö, joka sisälsi ensimmäisen vaiheen rakenteen koko alaosan. Jopa ilman LPRE -pakokaasun jälkipolttoa, tämä järjestelmä lisäsi raketin työntövoimaa merkittävästi ja lisäsi sen kokonaistehokkuutta.
N-1-raketin vaiheet liitettiin toisiinsa erityisillä siirtymäristikoilla, joiden läpi kaasut voivat virrata täysin vapaasti seuraavien vaiheiden moottoreiden kuumakäynnistyksen yhteydessä. Rakettia hallittiin rullakanavaa pitkin ohjaussuuttimien avulla, joihin kaasu syötettiin, tyhjennettiin sinne turbopumppuyksiköiden (TNA) jälkeen, piki- ja kurssikanavia pitkin, ohjaus suoritettiin käyttämällä työntövoiman epäsuhtaa vastapäätä nestemäisiä polttoaineita käyttäviä moottoreita.
Koska erittäin raskaan raketin vaiheita ei voida kuljettaa rautateitse, luojat ehdottivat, että N-1: n ulkokuori irrotetaan ja että sen polttoainesäiliöt valmistetaan arkki-aihioista ("terälehdistä") jo suoraan kosmodromi itse. Aluksi tämä ajatus ei mahtunut asiantuntijakomitean jäsenten mieleen. Tämän vuoksi komission jäsenet suosittelivat heinäkuussa 1962 N-1 -raketin alustavan suunnittelun, ja koottujen rakettivaiheiden toimituskysymyksiä käsiteltiin edelleen esimerkiksi ilmalaivan avulla.
Raketin alustavan suunnittelun puolustamisen aikana komissiolle esiteltiin kaksi rakettivaihtoehtoa: AT tai nestemäinen happi hapettimena. Tässä tapauksessa päävaihtoehtona pidettiin vaihtoehtoa nestemäisellä hapella, koska AT-NDMG-polttoainetta käyttävän raketin ominaisuudet olisivat huonommat. Arvon kannalta nestemäisen happimoottorin luominen vaikutti taloudellisemmalta. Samaan aikaan OKB-1: n edustajien mukaan happi-vaihtoehto näytti turvallisemmalta kuin hätätilanteessa raketin kyydissä kuin vaihtoehto, jossa käytettiin AT-pohjaista hapetinta. Raketin luojat muistivat lokakuussa 1960 tapahtuneen R-16-onnettomuuden, joka työskenteli itsesyttyvien myrkyllisten komponenttien parissa.
Luodessaan monimoottorista versiota N-1-raketista Sergei Korolev luotti ennen kaikkea konseptiin lisätä koko propulsiojärjestelmän luotettavuutta mahdollisten viallisten rakettimoottoreiden mahdollisen sammutuksen aikana lennon aikana. Tämä periaate on sovellettu moottorin ohjausjärjestelmään - KORD, joka on suunniteltu havaitsemaan ja sammuttamaan vialliset moottorit.
Korolev vaati moottorien nestepolttoainemoottorin asentamista. Johtava moottorinrakennustoimisto Glushko ei ryhtynyt H1-moottoreihin, koska hänellä ei ollut kehittyneiden korkean energian happivety-moottoreiden kalliin ja riskialtisen luomisen infrastruktuurisia ja teknisiä valmiuksia ja kannatti myrkyllisempien ja tehokkaampien heptyyliamyylimoottoreiden käyttöä. jonka kehittäminen uskottiin Kuznetsovin keskuspankille. On syytä huomata, että tämän suunnittelutoimiston asiantuntijat onnistuivat saavuttamaan korkeimman resurssien ja energian täydellisyyden happi-kerosiinityyppisille moottoreille. Polttoaine sijaitsi kantorakettin kaikissa vaiheissa alkuperäisissä kuulasäiliöissä, jotka oli ripustettu tukikuorista. Samaan aikaan Kuznetsovin suunnittelutoimiston moottorit eivät olleet riittävän tehokkaita, mikä johti siihen, että niitä oli asennettava suuria määriä, mikä johti lopulta lukuisiin kielteisiin vaikutuksiin.
N-1: n suunnitteluasiakirjojen sarja oli valmis maaliskuuhun 1964 mennessä, lentosuunnittelutestit (LKI) oli tarkoitus aloittaa vuonna 1965, mutta hankkeen rahoituksen ja resurssien puutteen vuoksi tätä ei tapahtunut. Vaikuttanut kiinnostuksen puute tähän hankkeeseen - Neuvostoliiton puolustusministeriö, koska raketin hyötykuormaa ja tehtävien valikoimaa ei ollut erikseen nimetty. Sitten Sergei Korolev yritti kiinnostaa valtion poliittista johtoa rakettiin ehdottamalla raketin käyttöä kuutehtävässä. Tämä ehdotus hyväksyttiin. 3. elokuuta 1964 annettiin vastaava hallituksen asetus, raketin LKI: n alkamispäivä siirrettiin 1967-1968.
Tehtävän suorittamiseksi lähettää kaksi kosmonautia kuun kiertoradalle, joista toinen laskeutui pinnalle, raketin kantokyky oli nostettava 90-100 tonniin. Tämä vaati ratkaisuja, jotka eivät johda perusteellisiin muutoksiin luonnoksessa. Tällaisia ratkaisuja löydettiin - kuuden ylimääräisen LPRE -moottorin asentaminen lohkon "A" pohjan keskiosaan, laukaisusimuutin muuttaminen, vertailukiertoradan korkeuden alentaminen, polttoainesäiliöiden täyttymisen lisääminen polttoaineen ja hapettimen jäähdytyksellä. Tämän ansiosta N-1: n kantavuus nousi 95 tonniin ja laukaisupaino 2800-2900 tonniin. Korolev allekirjoitti 25. joulukuuta 1964 N-1-LZ-raketin luonnoksen kuun ohjelmaa varten.
Seuraavana vuonna rakettijärjestelmään tehtiin muutoksia, poistamisesta päätettiin luopua. Ilmavirta suljettiin ottamalla käyttöön erityinen takaosa. Raketin erottuva piirre oli massiivinen hyötykuorma, joka oli ainutlaatuinen Neuvostoliiton ohjuksille. Tätä varten toimi koko kantavuusjärjestelmä, jossa runko ja säiliöt eivät muodostaneet yhtä kokonaisuutta. Samaan aikaan melko pieni asettelualue, joka johtui suurten pallomaisten säiliöiden käytöstä, vähensi hyötykuormaa ja toisaalta moottorien erittäin korkeat ominaisuudet, säiliöiden erittäin alhainen ominaispaino ja ainutlaatuiset suunnitteluratkaisut lisäsivät sitä.
Raketin kaikkia vaiheita kutsuttiin lohkoiksi "A", "B", "C" (kuun versiossa niitä käytettiin avaruusaluksen laukaisemiseen maanläheiselle kiertoradalle), lohkojen "G" ja "D" oli tarkoitus kiihdyttää avaruusalusta Maasta ja hidasta Kuun kohdalla. Raketin N-1 ainutlaatuinen rakenne, jonka kaikki vaiheet olivat rakenteellisesti samankaltaisia, mahdollisti raketin toisen vaiheen testitulosten siirtämisen ensimmäiseen. Mahdolliset satunnaiset tapahtumat, joita ei voitu saada kiinni maassa, oli tarkoitus tarkistaa lennon aikana.
Helmikuun 21. päivänä 1969 tapahtui ensimmäinen raketin laukaisu, jota seurasi vielä 3 laukaisua. Kaikki ne olivat epäonnistuneita. Vaikka joidenkin penkkitestien aikana NK-33-moottorit osoittautuivat erittäin luotettaviksi, useimmat ongelmat liittyivät niihin. H-1: n ongelmat liittyivät peruutusmomenttiin, voimakkaaseen tärinään, hydrodynaamiseen iskuun (kun moottorit kytkettiin päälle), sähköiseen meluun ja muihin huomioimattomiin vaikutuksiin, jotka aiheutuvat niin suuren määrän moottoreiden samanaikaisesta käytöstä (ensimmäisessä vaiheessa - 30) ja itse kuljettimen suuret mitat. …
Näitä vaikeuksia ei voitu selvittää ennen lentojen alkua, koska rahan säästämiseksi ei tuotettu kalliita maata, jotka suorittivat palon ja dynaamisten testien suorittamisen koko kuljettajalle tai ainakin sen ensimmäiselle keräysvaiheelle. Tuloksena oli monimutkaisen tuotteen testaaminen suoraan lennon aikana. Tämä melko kiistanalainen lähestymistapa johti lopulta joukkoon kantorakettionnettomuuksia.
Jotkut pitävät hankkeen epäonnistumista syynä siihen, että valtiolla ei ollut alusta alkaen selvää kantaa, kuten Kennedyn strateginen panos kuun tehtävään. Sharakhanya Hruštšov ja sitten Brežnevin johto astronautian tehokkaiden strategioiden ja tehtävien suhteen on dokumentoitu. Joten yksi "Tsar-Rocket" -kehittäjistä Sergei Kryukov totesi, että N-1-kompleksi ei kuollut niin paljon teknisten vaikeuksien vuoksi, vaan koska siitä tuli neuvottelusiru henkilökohtaisten ja poliittisten tavoitteiden pelissä.
Toinen alan veteraani, Vjatšeslav Galyaev, uskoo, että epäonnistumisten ratkaiseva tekijä valtion asianmukaisen huomion puutteen lisäksi oli banaali kyvyttömyys työskennellä tällaisten monimutkaisten esineiden kanssa saavuttaen samalla laatu- ja luotettavuuskriteerit, samoin kuin Neuvostoliiton tieteen haluttomuus toteuttaa niin laajamittainen ohjelma. Tavalla tai toisella kesäkuussa 1974 työt N1-LZ-kompleksilla lopetettiin. Tämän ohjelman puitteissa käytettävissä oleva kanta tuhottiin ja kustannukset (4–6 miljardia ruplaa vuoden 1970 hintoina) yksinkertaisesti poistettiin.
