الصاروخ الحامل فائق الثقل N-1 يلقب بـ "صاروخ القيصر" لأبعاده الكبيرة (وزن الإطلاق حوالي 2500 طن ، الارتفاع - 110 متر) ، وكذلك الأهداف المحددة أثناء العمل عليه. كان من المفترض أن يساعد الصاروخ في تعزيز القدرة الدفاعية للدولة ، وتعزيز البرامج الاقتصادية العلمية والوطنية ، فضلاً عن الرحلات الجوية المأهولة بين الكواكب. ومع ذلك ، مثل أسماءهم الشهيرة - Tsar Bell و Tsar Cannon - لم يتم استخدام منتج التصميم هذا للغرض المقصود منه.
بدأ اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية في التفكير في إنشاء صاروخ فائق الثقيل في أواخر الخمسينيات من القرن الماضي. تم تجميع الأفكار والافتراضات لتطويرها في OKB-1 الملكي. كان من بين الخيارات استخدام احتياطي التصميم من صاروخ R-7 الذي أطلق أول أقمار صناعية سوفيتية وحتى تطوير نظام دفع نووي. أخيرًا ، بحلول عام 1962 ، اختارت لجنة الخبراء ، وبعد ذلك قيادة البلاد ، ترتيبًا بتصميم صاروخ عمودي ، والذي يمكن أن يضع حمولة تصل إلى 75 طنًا في المدار (كتلة الشحنة التي تم إلقاؤها على القمر هي 23 طنًا ، إلى المريخ - 15 طنًا). في الوقت نفسه ، كان من الممكن إدخال وتطوير عدد كبير من التقنيات الفريدة - كمبيوتر على متن الطائرة ، وطرق لحام جديدة ، وأجنحة شبكية ، ونظام إنقاذ في حالات الطوارئ لرواد الفضاء وغير ذلك الكثير.
في البداية ، كان الصاروخ يهدف إلى إطلاق محطة مدارية ثقيلة في مدار قريب من الأرض ، مع احتمال لاحق لتجميع TMK ، وهي مركبة فضائية ثقيلة بين الكواكب للرحلات الجوية إلى المريخ والزهرة. ومع ذلك ، في وقت لاحق ، تم اتخاذ قرار متأخر بإدراج الاتحاد السوفياتي في "السباق القمري" مع تسليم رجل إلى سطح القمر. وهكذا ، تم تسريع برنامج إنشاء صاروخ N-1 وتحول بالفعل إلى حامل لمركبة الفضاء الاستكشافية LZ في مجمع N-1-LZ.
قبل اتخاذ قرار بشأن التصميم النهائي لمركبة الإطلاق ، كان على المبدعين تقييم ما لا يقل عن 60 خيارًا مختلفًا ، من متعدد الكتل إلى قطعة واحدة ، على حد سواء التقسيم المتوازي والمتسلسل للصاروخ إلى مراحل. لكل من هذه الخيارات ، تم إجراء تحليلات شاملة ذات صلة لكل من المزايا والعيوب ، بما في ذلك دراسة جدوى للمشروع.
في سياق البحث الأولي ، اضطر المبدعون إلى التخلي عن المخطط متعدد الكتل مع التقسيم المتوازي إلى مراحل ، على الرغم من أن هذا المخطط قد تم اختباره بالفعل على R-7 وجعل من الممكن نقل العناصر الجاهزة لمركبة الإطلاق (أنظمة الدفع ، الخزانات) من المصنع إلى محطة الفضاء بالسكك الحديدية … تم تجميع الصاروخ وفحصه في الموقع. تم رفض هذا المخطط بسبب الجمع غير الأمثل بين تكاليف الكتلة والتوصيلات المائية والميكانيكية والهوائية والكهربائية الإضافية بين كتل الصواريخ. نتيجة لذلك ، ظهر مخطط أحادي الكتلة في المقدمة ، والذي تضمن استخدام محركات صاروخية تعمل بالوقود السائل مع مضخات مسبقة ، مما جعل من الممكن تقليل سمك الجدار (وبالتالي كتلة) الخزانات ، وكذلك تقليل ضغط الغاز المعزز.
كان مشروع الصاروخ N-1 غير عادي من نواح كثيرة ، لكن سماته المميزة الرئيسية كانت المخطط الأصلي مع الخزانات الكروية المعلقة ، بالإضافة إلى الغلاف الخارجي الحامل ، والذي كان مدعومًا بمجموعة طاقة (مخطط طائرة من تم استخدام "شبه أحادية الكتلة") وترتيب حلقي لمحركات الصواريخ التي تعمل بالوقود السائل في كل مرحلة من المراحل.بفضل هذا الحل التقني ، كما تم تطبيقه على المرحلة الأولى من الصاروخ أثناء الإطلاق والصعود ، تم إخراج الهواء من الغلاف الجوي المحيط إلى الفضاء الداخلي أسفل الخزان بواسطة نفاثات عادم LPRE. كانت النتيجة ما يشبه محركًا نفاثًا كبيرًا جدًا يتضمن الجزء السفلي بأكمله من هيكل المرحلة الأولى. حتى بدون احتراق الهواء بعد عادم LPRE ، زود هذا المخطط الصاروخ بزيادة كبيرة في الدفع ، مما زاد من كفاءته الإجمالية.
تم ربط مراحل صاروخ N-1 ببعضها البعض بواسطة دعامات انتقالية خاصة ، يمكن للغازات من خلالها التدفق بحرية مطلقة في حالة بدء التشغيل الساخن لمحركات المراحل التالية. تم التحكم في الصاروخ على طول قناة اللف بمساعدة فوهات التحكم ، حيث تم تغذية الغاز ، وتفريغه هناك بعد وحدات المضخة التوربينية (TNA) ، على طول الملعب وقنوات الدورة ، وتم إجراء التحكم باستخدام عدم تطابق الدفع في محركات الوقود السائل المقابلة.
نظرًا لاستحالة نقل مراحل الصاروخ فائق الثقل بالسكك الحديدية ، اقترح المبدعون جعل الغلاف الخارجي لـ N-1 قابلاً للفصل ، وإنتاج خزانات الوقود الخاصة به من الصفائح الفارغة ("البتلات") الموجودة بالفعل مباشرةً في كوزمودروم نفسه. في البداية ، لم تتناسب هذه الفكرة مع أذهان أعضاء لجنة الخبراء. لذلك ، بعد اعتماد التصميم الأولي للصاروخ N-1 في يوليو 1962 ، أوصى أعضاء اللجنة بمواصلة العمل على مسائل تسليم مراحل الصواريخ المجمعة ، على سبيل المثال ، باستخدام المنطاد.
أثناء الدفاع عن التصميم الأولي للصاروخ ، تم تقديم نوعين مختلفين من الصاروخ للجنة: استخدام AT أو الأكسجين السائل كمؤكسد. في هذه الحالة ، تم اعتبار الخيار مع الأكسجين السائل هو الخيار الرئيسي ، لأن الصاروخ الذي يستخدم وقود AT-NDMG سيكون له خصائص أقل. من حيث القيمة ، يبدو أن إنشاء محرك الأكسجين السائل أكثر اقتصادا. في الوقت نفسه ، وفقًا لممثلي OKB-1 ، في حالة الطوارئ على متن الصاروخ ، بدا خيار الأكسجين أكثر أمانًا من الخيار باستخدام مؤكسد قائم على AT. تذكر مبتكرو الصاروخ تحطم R-16 ، الذي حدث في أكتوبر 1960 وعمل على مكونات سامة ذاتية الاشتعال.
عند إنشاء نسخة متعددة المحركات من صاروخ N-1 ، اعتمد سيرجي كوروليف ، أولاً وقبل كل شيء ، على مفهوم زيادة موثوقية نظام الدفع بأكمله ، من خلال احتمال إيقاف تشغيل محركات الصواريخ المعيبة أثناء الطيران. وجد هذا المبدأ تطبيقه في نظام التحكم في المحرك - KORD ، والذي تم تصميمه لاكتشاف وإيقاف تشغيل المحركات المعيبة.
أصر كوروليف على تركيب محرك يعمل بالوقود السائل للمحركات. نظرًا لافتقاره إلى القدرات الهيكلية والتكنولوجية للإنشاء المكلف والمحفوف بالمخاطر لمحركات الأكسجين والهيدروجين المتقدمة عالية الطاقة والدعوة إلى استخدام محركات هيبتيل أميل أكثر سمية وقوة ، لم يشارك مكتب بناء المحركات الرائد Glushko في المحركات لـ H1 ، بعد والتي تم تكليف تطويرها بـ Kuznetsov KB. تجدر الإشارة إلى أن المتخصصين في مكتب التصميم هذا تمكنوا من تحقيق أعلى مستوى من الكمال في الموارد والطاقة لمحركات من نوع الأكسجين والكيروسين. في جميع مراحل مركبة الإطلاق ، كان الوقود موجودًا في خزانات الكرة الأصلية ، والتي تم تعليقها من الغلاف الداعم. في الوقت نفسه ، لم تكن محركات مكتب تصميم Kuznetsov قوية بما فيه الكفاية ، مما أدى إلى ضرورة تركيبها بكميات كبيرة ، مما أدى في النهاية إلى عدد من الآثار السلبية.
كانت مجموعة وثائق تصميم N-1 جاهزة بحلول مارس 1964 ، وكان من المقرر أن تبدأ اختبارات تصميم الطيران (LKI) في عام 1965 ، ولكن بسبب نقص التمويل والموارد للمشروع ، لم يحدث هذا.يتأثر عدم الاهتمام بهذا المشروع - وزارة الدفاع في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية ، حيث لم يتم تحديد حمولة الصاروخ ومجموعة المهام على وجه التحديد. ثم حاول سيرجي كوروليف إثارة اهتمام القيادة السياسية للدولة بالصاروخ من خلال اقتراح استخدام الصاروخ في المهمة القمرية. تم قبول هذا الاقتراح. في 3 أغسطس 1964 ، صدر مرسوم حكومي مماثل ، تم تغيير تاريخ بدء LKI على الصاروخ إلى 1967-1968.
لتنفيذ مهمة تسليم اثنين من رواد الفضاء إلى المدار القمري مع هبوط أحدهما على السطح ، كان مطلوبًا زيادة قدرة حمل الصاروخ إلى 90-100 طن. وهذا يتطلب حلولاً لا تؤدي إلى تغييرات جوهرية في مشروع التصميم. تم العثور على مثل هذه الحلول - تركيب 6 محركات LPRE إضافية في الجزء الأوسط من الجزء السفلي من الكتلة "A" ، وتغيير سمت الإطلاق ، وخفض ارتفاع المدار المرجعي ، وزيادة ملء خزانات الوقود عن طريق التبريد الفائق للوقود والمؤكسد. بفضل هذا ، تمت زيادة القدرة الاستيعابية لـ N-1 إلى 95 طنًا ، وزاد وزن الإطلاق إلى 2800-2900 طن. تم التوقيع على مشروع تصميم صاروخ N-1-LZ لبرنامج القمر من قبل كوروليف في 25 ديسمبر 1964.
في العام التالي ، خضع مخطط الصواريخ لتغييرات ، وتقرر التخلي عن عملية الطرد. تم إغلاق تدفق الهواء من خلال إدخال قسم خاص للذيل. السمة المميزة للصاروخ كانت ارتداد الحمولة الهائلة ، والتي كانت فريدة من نوعها للصواريخ السوفيتية. لقد نجح مخطط الحاملة بالكامل من أجل هذا ، حيث لم يشكل الإطار والخزانات وحدة واحدة. في الوقت نفسه ، أدت مساحة التصميم الصغيرة إلى حد ما ، بسبب استخدام الخزانات الكروية الكبيرة ، إلى انخفاض الحمولة الصافية ، ومن ناحية أخرى ، الخصائص العالية للغاية للمحركات ، والجاذبية النوعية المنخفضة للغاية للخزانات وزادت منه حلول التصميم الفريدة.
جميع مراحل الصاروخ كانت تسمى الكتل "أ" و "ب" و "ج" (في النسخة القمرية ، تم استخدامها لإطلاق المركبة الفضائية إلى مدار قريب من الأرض) ، وكان القصد من الكتلتين "G" و "D" تسريع المركبة الفضائية من الأرض وتتباطأ عند القمر. إن المخطط الفريد للصاروخ N-1 ، الذي كانت جميع مراحله متشابهة من الناحية الهيكلية ، مكّن من نقل نتائج اختبار المرحلة الثانية من الصاروخ إلى المرحلة الأولى. كان من المفترض أن يتم التحقق من الحالات الطارئة المحتملة التي لا يمكن "القبض عليها" على الأرض أثناء الرحلة.
في 21 فبراير 1969 ، تم إطلاق أول صاروخ ، تلاه 3 عمليات إطلاق أخرى. كلهم لم ينجحوا. على الرغم من أن محركات NK-33 أثبتت خلال بعض اختبارات مقاعد البدلاء أنها موثوقة للغاية ، إلا أن معظم المشكلات التي نشأت كانت مرتبطة بها. ارتبطت مشاكل H-1 بعزم الدوران العكسي ، والاهتزاز القوي ، والصدمة الهيدروديناميكية (عند تشغيل المحركات) ، والضوضاء الكهربائية وغيرها من التأثيرات غير المحسوبة التي نتجت عن التشغيل المتزامن لمثل هذا العدد الكبير من المحركات (في المرحلة الأولى - 30) والأبعاد الكبيرة للناقل نفسه. …
لا يمكن إثبات هذه الصعوبات قبل بدء الرحلات الجوية ، لأنه من أجل توفير المال ، لم يتم إنتاج منصات أرضية باهظة الثمن لإجراء اختبارات الحريق والديناميكية للناقل بأكمله أو على الأقل المرحلة الأولى في المجموعة. كانت نتيجة ذلك اختبار منتج معقد أثناء الطيران مباشرة. أدى هذا النهج المثير للجدل في النهاية إلى سلسلة من حوادث إطلاق المركبات.
يعزو البعض فشل المشروع إلى حقيقة أن الدولة لم يكن لديها موقف واضح واضح منذ البداية ، مثل حصة كينيدي الإستراتيجية في المهمة القمرية. تم توثيق شارخانيا خروتشوف ، ثم قيادة بريجنيف فيما يتعلق بالاستراتيجيات والمهام الفعالة للملاحة الفضائية. لذلك أشار أحد مطوري لعبة "Tsar-Rocket" سيرجي كريوكوف إلى أن مجمع N-1 مات ليس بسبب الصعوبات الفنية ، ولكن لأنه أصبح ورقة مساومة في لعبة الطموحات الشخصية والسياسية.
يعتقد المخضرم الآخر في الصناعة ، فياتشيسلاف جاليايف ، أن العامل المحدد للفشل ، بالإضافة إلى عدم الاهتمام الواجب من الدولة ، هو عدم القدرة المبتذلة على العمل مع مثل هذه الأشياء المعقدة ، مع تحقيق الموافقة على معايير الجودة والموثوقية ، وكذلك عدم رغبة العلم السوفييتي في ذلك الوقت في تنفيذ مثل هذا البرنامج الواسع النطاق. بطريقة أو بأخرى ، في يونيو 1974 ، توقف العمل في مجمع N1-LZ. تم تدمير الأعمال المتراكمة المتاحة في إطار هذا البرنامج ، وتم ببساطة شطب التكاليف (في حدود 4-6 مليار روبل بأسعار 1970).
