Superťažká nosná raketa N-1 dostala prezývku „cárska raketa“pre svoje veľké rozmery (hmotnosť štartu takmer 2500 ton, výška-110 metrov), ako aj ciele, ktoré si počas práce na nej stanovila. Raketa mala pomôcť posilniť obranyschopnosť štátu, propagovať vedecké a národohospodárske programy, ako aj medziplanetárne lety s posádkou. Rovnako ako ich známi menovci - Tsar Bell a Tsar Cannon - tento dizajnový výrobok nebol nikdy použitý na určený účel.
ZSSR začal uvažovať o vytvorení ťažkej super-rakety koncom päťdesiatych rokov minulého storočia. V kráľovskom OKB-1 boli kumulované nápady a predpoklady na jeho rozvoj. Jednou z možností bolo použitie konštrukčnej rezervy z rakety R-7, ktorá vypustila prvé sovietske satelity, a dokonca aj vývoj jadrového pohonného systému. Nakoniec, do roku 1962, odborná komisia a neskôr vedenie krajiny zvolili usporiadanie s vertikálnym raketovým dizajnom, ktoré by mohlo na obežnú dráhu dostať náklad s hmotnosťou až 75 ton (hmotnosť nákladu hodeného na Mesiac je 23 ton, na Mars - 15 ton). Zároveň bolo možné predstaviť a vyvinúť veľké množstvo unikátnych technológií - palubný počítač, nové metódy zvárania, mriežkové krídla, núdzový záchranný systém pre astronautov a mnoho ďalších.
Pôvodne mala raketa vypustiť ťažkú orbitálnu stanicu na obežnú dráhu Zeme s následnou perspektívou zostavenia ťažkej medziplanetárnej vesmírnej lode TMK na lety na Mars a Venušu. Neskôr však bolo prijaté neskoré rozhodnutie zaradiť ZSSR do „lunárnych rás“s dodaním muža na mesačný povrch. Program na vytvorenie rakety N-1 bol teda urýchlený a v skutočnosti sa zmenil na nosič pre expedičné vesmírne plavidlo LZ v komplexe N-1-LZ.
Pred rozhodnutím o konečnom usporiadaní nosnej rakety museli tvorcovia vyhodnotiť najmenej 60 rôznych možností, od viacblokových po monoblokové, paralelné aj sekvenčné rozdelenie rakety na stupne. Pre každú z týchto možností boli vykonané relevantné komplexné analýzy výhod aj nevýhod vrátane štúdie uskutočniteľnosti projektu.
V priebehu predbežného výskumu boli tvorcovia nútení opustiť viacblokovú schému s paralelným rozdelením na etapy, aj keď táto schéma už bola testovaná na R-7 a umožňovala prepravu hotových prvkov nosnej rakety (pohonné systémy, nádrže) zo závodu na kozmodróm po železnici … Raketa bola zostavená a skontrolovaná na mieste. Táto schéma bola odmietnutá kvôli neoptimálnej kombinácii hmotnostných nákladov a dodatočných hydro, mechanických, pneumatických a elektrických spojení medzi raketovými blokmi. V dôsledku toho sa do popredia dostala monobloková schéma, ktorá zahŕňala použitie raketových motorov na kvapalné palivo s predbežnými čerpadlami, čo umožnilo znížiť hrúbku steny (a tým aj hmotnosť) nádrží, ako aj znížte tlak plniaceho plynu.
Projekt rakety N-1 bol v mnohých ohľadoch neobvyklý, ale jeho hlavnými rozlišovacími znakmi boli pôvodná schéma s guľovými zavesenými nádržami a nosný vonkajší plášť, ktorý bol podporený energetickou súpravou (schéma lietadla z r. „semi-monococks“boli použité) a prstencovité usporiadanie raketových motorov na kvapalné palivo v každom zo stupňov. Vďaka tomuto technickému riešeniu, ktoré bolo aplikované na prvý stupeň rakety počas štartu a jeho výstupu, bol vzduch z okolitej atmosféry vypúšťaný do vnútorného priestoru pod nádržou výfukovými tryskami LPRE. Výsledkom bolo zdanie veľmi veľkého prúdového motora, ktorý zahŕňal celú spodnú časť konštrukcie 1. stupňa. Dokonca aj bez dodatočného spaľovania výfuku LPRE táto schéma poskytla rakete výrazný nárast ťahu, čím sa zvýšila jej celková účinnosť.
Stupne rakety N-1 boli prepojené špeciálnymi prechodovými priehradovými väzníkmi, ktorými mohli plyny úplne voľne prúdiť v prípade horúceho štartu motorov ďalších stupňov. Raketa bola ovládaná pozdĺž valcovacieho kanála pomocou riadiacich dýz, do ktorých bol privádzaný plyn, ktorý bol vypúšťaný po jednotkách turbočerpadiel (TNA), pozdĺž kanálov s rozstupom a kurzom, ovládanie bolo vykonávané pomocou nesúladu ťahu protiľahlé motory na kvapalné palivo.
Vzhľadom na nemožnosť prepravy stupňov superťažkej rakety po železnici tvorcovia navrhli, aby bol vonkajší plášť N-1 odpojiteľný a jeho palivové nádrže boli vyrábané z polotovarov („okvetných lístkov“) už priamo na samotný kozmodróm. Táto myšlienka pôvodne nezapadala do myslí členov odbornej komisie. Po prijatí predbežného návrhu rakety N-1 v júli 1962 členovia komisie odporučili, aby sa otázky dodávky zostavených raketových stupňov ďalej rozpracovali, napríklad pomocou vzducholode.
Pri obhajobe predbežného návrhu rakety boli komisii predložené 2 varianty rakety: použitie AT alebo kvapalného kyslíka ako okysličovadla. V tomto prípade bola možnosť s kvapalným kyslíkom považovaná za hlavnú, pretože raketa využívajúca palivo AT-NDMG by mala nižšie vlastnosti. Pokiaľ ide o hodnotu, zdá sa, že vytvorenie motora na kvapalný kyslík je ekonomickejšie. Zároveň sa podľa zástupcov OKB-1 v prípade núdze na palube rakety javila kyslíková možnosť bezpečnejšia ako možnosť využívajúca oxidačné činidlo na báze AT. Tvorcovia rakety si spomenuli na pád R-16, ku ktorému došlo v októbri 1960 a pracovali na samozápalných toxických zložkách.
Pri vytváraní viacmotorovej verzie rakety N-1 sa Sergej Korolev spoliehal predovšetkým na koncepciu zvýšenia spoľahlivosti celého pohonného systému prostredníctvom možného vypnutia chybných raketových motorov počas letu. Tento princíp našiel svoje uplatnenie v riadiacom systéme motora - KORD, ktorý bol navrhnutý tak, aby detekoval a vypínal chybné motory.
Korolev trval na inštalácii motora na kvapalné palivo. Vedúca kancelária pre stavbu motorov Glushko, ktorá nemá k dispozícii infraštrukturálne a technologické možnosti nákladného a riskantného vytvárania pokročilých vysokoenergetických kyslíkovo-vodíkových motorov a obhajuje používanie toxickejších a výkonnejších heptyl-amylových motorov, sa nezaoberala motormi pre H1 po ktorým bol ich vývoj zverený Kuznetsov KB. Stojí za zmienku, že odborníkom z tejto konštrukčnej kancelárie sa podarilo dosiahnuť najvyššiu dokonalosť zdrojov a energie pre motory typu kyslík-petrolej. Vo všetkých fázach nosnej rakety bolo palivo umiestnené v pôvodných guľových nádržiach, ktoré boli zavesené na nosnom plášti. Motory Kuznetsov Design Bureau zároveň neboli dostatočne výkonné, čo viedlo k tomu, že museli byť inštalované vo veľkom množstve, čo v konečnom dôsledku viedlo k radu negatívnych účinkov.
Súbor projektovej dokumentácie pre N-1 bol pripravený do marca 1964, letové projektové skúšky (LKI) sa plánovali začať v roku 1965, ale kvôli nedostatku financií a zdrojov na projekt sa tak nestalo. Ovplyvnené nezáujmom o tento projekt - ministerstvo obrany ZSSR, pretože užitočné zaťaženie rakety a rozsah úloh neboli konkrétne určené. Potom sa Sergej Korolev pokúsil zaujať politické vedenie štátu v rakete tým, že navrhol použiť raketu na lunárnu misiu. Tento návrh bol prijatý. 3. augusta 1964 bolo vydané zodpovedajúce vládne nariadenie, pričom dátum začiatku LKI na rakete bol posunutý na roky 1967-1968.
Na splnenie misie dodania 2 kozmonautov na lunárnu dráhu, pričom jeden z nich pristál na povrchu, bolo potrebné zvýšiť nosnosť rakety na 90-100 ton. To si vyžiadalo riešenia, ktoré by neviedli k zásadným zmenám v návrhu návrhu. Našli sa také riešenia - inštalácia ďalších 6 motorov LPRE v centrálnej časti spodnej časti bloku „A“, zmena azimutu štartu, zníženie výšky referenčnej dráhy, zvýšenie plnenia palivových nádrží podchladením paliva a okysličovadla. Vďaka tomu sa nosnosť N-1 zvýšila na 95 ton a štartová hmotnosť sa zvýšila na 2800-2900 ton. Návrh návrhu rakety N-1-LZ pre lunárny program podpísal Korolev 25. decembra 1964.
Nasledujúci rok prešla raketová schéma zmenami a bolo rozhodnuté opustiť vyhadzovanie. Prúd vzduchu bol uzavretý zavedením špeciálnej chvostovej časti. Charakteristickým znakom rakety bol obrovský spätný ráz užitočného zaťaženia, ktorý bol jedinečný pre sovietske rakety. Na to slúžila celá nosná schéma, v ktorej rám a nádrže netvorili jeden celok. Pomerne malá dispozičná plocha v dôsledku použitia veľkých guľových nádrží súčasne viedla k zníženiu užitočného zaťaženia a na druhej strane extrémne vysokým vlastnostiam motorov a extrémne nízkej špecifickej hmotnosti nádrží a jedinečné dizajnové riešenia ju zvýšili.
Všetky stupne rakety sa nazývali bloky „A“, „B“, „C“(v lunárnej verzii slúžili na štart kozmickej lode na obežnú dráhu Zeme), bloky „G“a „D“boli určené na urýchlenie kozmická loď zo Zeme a spomaliť na Mesiaci. Unikátna schéma rakety N-1, ktorej všetky stupne boli štrukturálne podobné, umožnila preniesť výsledky testov 2. stupňa rakety na 1. stupeň. Možné nepredvídateľné udalosti, ktoré nebolo možné „chytiť“na zemi, sa mali kontrolovať za letu.
21. februára 1969 sa uskutočnil prvý štart rakety, po ktorom nasledovali ďalšie 3 štarty. Všetci boli neúspešní. Aj keď sa v priebehu niektorých testov na lavičke ukázalo, že motory NK-33 sú veľmi spoľahlivé, väčšina problémov, ktoré vznikajú, bola spojená s nimi. Problémy H-1 súviseli s krútiacim momentom pri cúvaní, silnými vibráciami, hydrodynamickým šokom (keď boli motory zapnuté), elektrickým hlukom a inými účinkami, ktoré neboli spôsobené súčasnou prevádzkou takého veľkého počtu motorov (v prvej fáze - 30) a veľké rozmery samotného nosiča. …
Tieto ťažkosti nebolo možné zistiť pred začiatkom letov, pretože kvôli šetreniu peňazí sa nevyrábali drahé pozemné stojany na vedenie paľby a dynamických skúšok celého nosiča alebo aspoň jeho 1. stupňa v zbierke. Výsledkom bolo testovanie komplexného produktu priamo za letu. Tento dosť kontroverzný prístup v konečnom dôsledku viedol k sérii nehôd nosných rakiet.
Niektorí pripisujú neúspech projektu skutočnosti, že štát nemal od začiatku jednoznačnú pozíciu, podobne ako strategický podiel Kennedyho na mesačnej misii. Sharakhanya Khrushchev a potom Brežnevove vedenie vo vzťahu k efektívnym stratégiám a úlohám astronautiky sú zdokumentované. Jeden z vývojárov „Tsar-Rocket“Sergej Kryukov teda poznamenal, že komplex N-1 nezomrel ani tak kvôli technickým ťažkostiam, ale preto, že sa stal vyjednávacím čipom v hre osobných a politických ambícií.
Ďalší veterán z priemyslu, Vyacheslav Galyaev, sa domnieva, že určujúcim faktorom zlyhaní bola okrem nedostatku náležitej pozornosti štátu banálna neschopnosť pracovať s takými komplexnými objektmi pri dosahovaní schválenia kritérií kvality a spoľahlivosti, ako aj neochota vtedajšej sovietskej vedy implementovať taký rozsiahly program. Tak či onak, v júni 1974 boli práce na komplexe N1-LZ zastavené. Nevybavené položky dostupné v rámci tohto programu boli zničené a náklady (vo výške 4 až 6 miliárd rubľov v cenách roku 1970) boli jednoducho odpísané.
