El cohete portador súper pesado N-1 fue apodado "Cohete Tsar" por sus grandes dimensiones (peso de lanzamiento de casi 2500 toneladas, altura - 110 metros), así como los objetivos establecidos durante el trabajo en él. Se suponía que el cohete ayudaría a fortalecer la capacidad de defensa del estado, promovería programas científicos y económicos nacionales, así como vuelos interplanetarios tripulados. Sin embargo, al igual que sus famosos homónimos, Tsar Bell y Tsar Cannon, este producto de diseño nunca se utilizó para el propósito previsto.
La URSS empezó a pensar en la creación de un supercohete pesado a finales de la década de 1950. Las ideas y suposiciones para su desarrollo se acumularon en el OKB-1 real. Entre las opciones estaba el uso de una reserva de diseño del cohete R-7 que lanzó los primeros satélites soviéticos e incluso el desarrollo de un sistema de propulsión nuclear. Finalmente, en 1962, la comisión de expertos, y luego la dirección del país, eligió un arreglo con un diseño de cohete vertical, que podría poner en órbita una carga de hasta 75 toneladas (la masa de la carga arrojada a la Luna es de 23 toneladas, a Marte - 15 toneladas). Al mismo tiempo, fue posible introducir y desarrollar una gran cantidad de tecnologías únicas: una computadora a bordo, nuevos métodos de soldadura, alas de celosía, un sistema de rescate de emergencia para astronautas y mucho más.
Inicialmente, el cohete estaba destinado a lanzar una estación orbital pesada a una órbita cercana a la Tierra, con la perspectiva posterior de ensamblar TMK, una nave espacial interplanetaria pesada para vuelos a Marte y Venus. Sin embargo, más tarde, se tomó la decisión tardía de incluir a la URSS en la "carrera lunar" con la entrega de un hombre a la superficie lunar. Por lo tanto, el programa para la creación del cohete N-1 se aceleró y de hecho se convirtió en un portador de la nave espacial expedicionaria LZ en el complejo N-1-LZ.
Antes de decidir el diseño final del vehículo de lanzamiento, los creadores tuvieron que evaluar al menos 60 opciones diferentes, desde multibloques hasta monobloques, división tanto en paralelo como secuencial del cohete en etapas. Para cada una de estas opciones, se llevaron a cabo análisis exhaustivos relevantes tanto de las ventajas como de las desventajas, incluido un estudio de viabilidad del proyecto.
En el curso de la investigación preliminar, los creadores se vieron obligados a abandonar el esquema de bloques múltiples con división paralela en etapas, aunque este esquema ya había sido probado en el R-7 y permitió transportar elementos prefabricados del vehículo de lanzamiento. (sistemas de propulsión, tanques) de la planta al cosmódromo por ferrocarril … El cohete fue ensamblado y verificado en el sitio. Este esquema fue rechazado debido a la combinación no óptima de costos de masa y conexiones adicionales hidráulicas, mecánicas, neumáticas y eléctricas entre los bloques de misiles. Como resultado, pasó a primer plano un esquema monobloque, que implicaba el uso de motores cohete propulsores líquidos con prebombas, lo que permitía reducir el espesor de pared (y por ende la masa) de los tanques, así como reducir la presión del gas de refuerzo.
El proyecto del cohete N-1 fue inusual en muchos sentidos, pero sus principales características distintivas fueron el esquema original con tanques suspendidos esféricos, así como una piel exterior de carga, que estaba apoyada por un conjunto de potencia (un esquema de avión de se utilizó "semimonococks") y una disposición anular de motores cohete de propulsión líquida en cada una de las etapas. Gracias a esta solución técnica, aplicada a la primera etapa del cohete durante el lanzamiento y su ascenso, el aire de la atmósfera circundante fue expulsado al espacio interior debajo del tanque por los chorros de escape LPRE. El resultado fue una apariencia de un motor a reacción muy grande que incluía toda la parte inferior de la estructura de la primera etapa. Incluso sin aire quemar el escape LPRE, este esquema proporcionó al cohete un aumento significativo en el empuje, aumentando su eficiencia general.
Las etapas del cohete N-1 estaban interconectadas por armaduras especiales de transición, a través de las cuales los gases podían fluir absolutamente libremente en caso de un arranque en caliente de los motores de las siguientes etapas. El cohete se controló a lo largo del canal de balanceo con la ayuda de boquillas de control, a las que se introdujo el gas, descargado allí después de las unidades de turbobomba (TNA), a lo largo de los canales de cabeceo y rumbo, el control se llevó a cabo utilizando el desajuste de empuje de la motores opuestos de propulsante líquido.
Debido a la imposibilidad de transportar las etapas del cohete súper pesado por ferrocarril, los creadores propusieron hacer que la capa exterior del N-1 fuera desmontable y producir sus tanques de combustible a partir de láminas en blanco ("pétalos") ya directamente en el cosmódromo en sí. Inicialmente, esta idea no encajaba en la mente de los miembros de la comisión de expertos. Por lo tanto, habiendo adoptado el diseño preliminar del cohete N-1 en julio de 1962, los miembros de la comisión recomendaron que los problemas de entrega de las etapas del cohete ensamblado se resolvieran más, por ejemplo, utilizando un dirigible.
Durante la defensa del diseño preliminar del cohete, a la comisión se le presentaron 2 variantes del cohete: usar AT u oxígeno líquido como oxidante. En este caso, la opción con oxígeno líquido se consideró como la principal, ya que un cohete con combustible AT-NDMG tendría características más bajas. En términos de valor, la creación de un motor de oxígeno líquido parecía más económica. Al mismo tiempo, según los representantes de OKB-1, en el caso de una emergencia a bordo del cohete, la opción de oxígeno parecía más segura que la opción que usa un oxidante basado en AT. Los creadores del cohete recordaron el accidente del R-16, que ocurrió en octubre de 1960 y trabajó en componentes tóxicos de autoinflamación.
Al crear una versión multimotor del cohete N-1, Sergey Korolev se basó, en primer lugar, en el concepto de aumentar la confiabilidad de todo el sistema de propulsión, a través del posible apagado de los motores del cohete defectuosos durante el vuelo. Este principio ha encontrado su aplicación en el sistema de control del motor, KORD, que fue diseñado para detectar y apagar motores defectuosos.
Korolev insistió en la instalación del motor de propulsión líquida de los motores. Al carecer de las capacidades tecnológicas y de infraestructura de la creación costosa y arriesgada de motores avanzados de oxígeno e hidrógeno de alta energía y abogando por el uso de motores heptil-amilo más tóxicos y potentes, la oficina líder de construcción de motores Glushko no se involucró en motores para H1, después de cuyo desarrollo fue confiado a Kuznetsov KB. Vale la pena señalar que los especialistas de esta oficina de diseño lograron lograr la mayor perfección en recursos y energía para motores de tipo oxígeno-queroseno. En todas las etapas del vehículo de lanzamiento, el combustible se ubicó en los tanques de bolas originales, que estaban suspendidos del caparazón de soporte. Al mismo tiempo, los motores de la Oficina de Diseño de Kuznetsov no eran lo suficientemente potentes, lo que llevó al hecho de que tuvieron que instalarse en grandes cantidades, lo que finalmente provocó una serie de efectos negativos.
El conjunto de documentación de diseño para el N-1 estaba listo en marzo de 1964, se planeó que las pruebas de diseño de vuelo (LKI) comenzaran en 1965, pero debido a la falta de fondos y recursos para el proyecto, esto no sucedió. Afectado por la falta de interés en este proyecto: el Ministerio de Defensa de la URSS, ya que la carga útil del cohete y el rango de tareas no fueron designados específicamente. Entonces Sergei Korolev intentó interesar a los líderes políticos del estado en el cohete proponiendo usar el cohete en la misión lunar. Esta propuesta fue aceptada. El 3 de agosto de 1964, se emitió un decreto gubernamental correspondiente, la fecha de inicio del LKI en el cohete se cambió a 1967-1968.
Para llevar a cabo la misión de llevar 2 cosmonautas a la órbita lunar con uno de ellos aterrizando en la superficie, se requirió aumentar la capacidad de carga del cohete a 90-100 toneladas. Esto requirió soluciones que no conducirían a cambios fundamentales en el borrador del diseño. Se encontraron tales soluciones: instalación de 6 motores LPRE adicionales en la parte central de la parte inferior del bloque "A", cambiando el azimut de lanzamiento, bajando la altura de la órbita de referencia, aumentando el llenado de los tanques de combustible sobreenfriando el combustible y el oxidante. Gracias a esto, la capacidad de carga del N-1 se incrementó a 95 toneladas y el peso de lanzamiento aumentó a 2800-2900 toneladas. El borrador del diseño del cohete N-1-LZ para el programa lunar fue firmado por Korolev el 25 de diciembre de 1964.
Al año siguiente, el esquema del cohete sufrió cambios, se decidió abandonar la eyección. El flujo de aire se cerró con la introducción de una sección de cola especial. Una característica distintiva del cohete era el enorme retroceso de la carga útil, que era exclusivo de los misiles soviéticos. Todo el esquema de carga funcionó para esto, en el que el marco y los tanques no formaban un todo. Al mismo tiempo, un área de diseño bastante pequeña, debido al uso de grandes tanques esféricos, condujo a una disminución de la carga útil y, por otro lado, las características extremadamente altas de los motores, la gravedad específica extremadamente baja de los tanques. y las soluciones de diseño únicas lo aumentaron.
Todas las etapas del cohete se denominaron bloques "A", "B", "C" (en la versión lunar se utilizaron para lanzar la nave espacial a una órbita cercana a la Tierra), los bloques "G" y "D" estaban destinados a acelerar. la nave espacial de la Tierra y desacelerar en la Luna. El esquema único del cohete N-1, cuyas etapas eran estructuralmente similares, permitió transferir los resultados de las pruebas de la segunda etapa del cohete a la primera. Se suponía que las posibles contingencias que no pudieran ser “atrapadas” en tierra debían revisarse en vuelo.
El 21 de febrero de 1969 tuvo lugar el primer lanzamiento de un cohete, seguido de 3 lanzamientos más. Todos ellos fracasaron. Aunque en el transcurso de algunas pruebas de banco, los motores NK-33 demostraron ser muy confiables, la mayoría de los problemas que surgen estuvieron asociados con ellos. Los problemas del H-1 se asociaron con el par de marcha atrás, la fuerte vibración, el choque hidrodinámico (cuando se encendieron los motores), el ruido eléctrico y otros efectos no contabilizados que fueron causados por el funcionamiento simultáneo de un número tan grande de motores (en la primera etapa - 30) y las grandes dimensiones del portador en sí. …
Estas dificultades no pudieron establecerse antes del inicio de los vuelos, ya que con el fin de ahorrar dinero, no se produjeron costosos soportes terrestres para realizar pruebas de fuego y dinámicas de todo el portaaviones o al menos su 1ª etapa en la colección. El resultado de esto fue la prueba de un producto complejo directamente en vuelo. Este enfoque bastante controvertido finalmente condujo a una serie de accidentes con vehículos de lanzamiento.
Algunos atribuyen el fracaso del proyecto al hecho de que el estado no tenía una posición clara y definida desde el principio, como el interés estratégico de Kennedy en la misión lunar. Se documentan Sharakhanya Khrushchev, y luego el liderazgo de Brezhnev en relación con las estrategias y tareas efectivas de la astronáutica. Entonces, uno de los desarrolladores de "Tsar-Rocket" Sergei Kryukov señaló que el complejo N-1 murió no tanto por dificultades técnicas, sino porque se convirtió en una moneda de cambio en el juego de las ambiciones personales y políticas.
Otro veterano de la industria, Vyacheslav Galyaev, cree que el factor determinante de las fallas, además de la falta de la debida atención por parte del estado, fue la banal incapacidad para trabajar con objetos tan complejos, mientras se lograba la aprobación de criterios de calidad y confiabilidad. así como la falta de voluntad de la ciencia soviética en ese momento para la implementación de un programa a tan gran escala. De una forma u otra, en junio de 1974 se detuvo el trabajo en el complejo N1-LZ. Se destruyó la acumulación disponible bajo este programa, y los costos (en la cantidad de 4-6 mil millones de rublos a precios de 1970) simplemente se cancelaron.
