Super ciężka rakieta nośna N-1 otrzymała przydomek „Car Rocket” ze względu na swoje duże wymiary (ciężar startowy prawie 2500 ton, wysokość - 110 metrów), a także cele postawione podczas prac nad nim. Rakieta miała pomóc wzmocnić obronność państwa, promować naukowe i narodowe programy gospodarcze, a także załogowe loty międzyplanetarne. Jednak, podobnie jak ich słynni imiennicy – Car Bell i Car Cannon – ten projekt nigdy nie był używany zgodnie z jego przeznaczeniem.
ZSRR zaczął myśleć o stworzeniu ciężkiej superrakiety już pod koniec lat pięćdziesiątych. Pomysły i założenia do jego rozwoju gromadzono w królewskim OKB-1. Wśród opcji było użycie rezerwy projektowej z rakiety R-7, która wystrzeliła pierwsze radzieckie satelity, a nawet opracowanie systemu napędu jądrowego. Ostatecznie do 1962 r. komisja ekspertów, a później kierownictwo kraju, wybrała układ z pionową konstrukcją rakiety, która mogła wynieść na orbitę ładunek o wadze do 75 ton (masa ładunku wyrzuconego na Księżyc wynosi 23 tony, na Marsa - 15 ton). Jednocześnie udało się wprowadzić i rozwinąć wiele unikalnych technologii - komputer pokładowy, nowe metody spawania, skrzydła kratowe, system ratownictwa dla astronautów i wiele innych.
Początkowo rakieta miała wystrzelić ciężką stację orbitalną na orbitę okołoziemską, z perspektywą złożenia TMK, ciężkiego międzyplanetarnego statku kosmicznego do lotów na Marsa i Wenus. Jednak później podjęto spóźnioną decyzję o włączeniu ZSRR do „wyścigu księżycowego” z dostarczeniem człowieka na powierzchnię Księżyca. W ten sposób przyspieszono program stworzenia rakiety N-1 i faktycznie przekształciła się ona w nośnik dla ekspedycyjnego statku kosmicznego LZ w kompleksie N-1-LZ.
Przed podjęciem decyzji o ostatecznym układzie wyrzutni twórcy musieli ocenić co najmniej 60 różnych opcji, od wieloblokowych po monoblokowe, zarówno równoległy, jak i sekwencyjny podział rakiety na etapy. Dla każdej z tych opcji przeprowadzono odpowiednie kompleksowe analizy zarówno zalet, jak i wad, w tym studium wykonalności projektu.
W toku wstępnych badań twórcy zostali zmuszeni do rezygnacji ze schematu wieloblokowego z równoległym podziałem na etapy, chociaż schemat ten był już testowany na R-7 i umożliwiał transport gotowych elementów rakiety nośnej (napędy, zbiorniki) koleją z zakładu do kosmodromu… Rakieta została zmontowana i sprawdzona na miejscu. Schemat ten został odrzucony ze względu na nieoptymalną kombinację kosztów masy i dodatkowych połączeń hydraulicznych, mechanicznych, pneumatycznych i elektrycznych między blokami rakietowymi. W rezultacie na pierwszy plan wysunął się schemat monoblokowy, który polegał na zastosowaniu silników rakietowych na paliwo ciekłe z pompami wstępnymi, co pozwoliło zmniejszyć grubość ścian (a tym samym masę) zbiorników, a także zmniejszyć ciśnienie gazu doładowania.
Projekt rakiety N-1 był pod wieloma względami nietypowy, ale jego głównymi cechami wyróżniającymi był oryginalny schemat z kulistymi podwieszonymi zbiornikami, a także nośna powłoka zewnętrzna, która była podtrzymywana przez zespół napędowy (schemat samolotu zastosowano „półmonokoki”) oraz pierścieniowy układ silników rakietowych na paliwo ciekłe na każdym z etapów. Dzięki temu rozwiązaniu technicznemu, zastosowanemu do pierwszego stopnia rakiety podczas startu i wznoszenia, powietrze z otaczającej atmosfery było wyrzucane do przestrzeni wewnętrznej pod zbiornikiem przez dysze wydechowe LPRE. Rezultatem było podobieństwo do bardzo dużego silnika odrzutowego, który obejmował całą dolną część konstrukcji pierwszego stopnia. Nawet bez dopalania powietrzem wydechu LPRE, schemat ten zapewnił rakiecie znaczny wzrost ciągu, zwiększając jej ogólną wydajność.
Stopnie rakiety N-1 połączono specjalnymi przejściowymi kratownicami, przez które gazy mogły swobodnie przepływać w przypadku gorącego startu silników kolejnych stopni. Rakieta była sterowana wzdłuż kanału toczenia za pomocą dysz sterujących, do których podawany był gaz, odprowadzany tam za zespołami turbopomp (TNA), wzdłuż kanałów skoku i kursu, sterowanie odbywało się z wykorzystaniem niedopasowania ciągu naprzeciwko silników na paliwo ciekłe.
Ze względu na niemożność transportu etapów superciężkiej rakiety koleją, twórcy zaproponowali zdejmowaną zewnętrzną powłokę N-1, a zbiorniki na paliwo wytwarzać z wykrojów ("płatków") już bezpośrednio na sam kosmodrom. Początkowo pomysł ten nie pasował do umysłów członków komisji eksperckiej. Dlatego po przyjęciu wstępnego projektu rakiety N-1 w lipcu 1962 r. członkowie komisji zalecili dalsze dopracowanie kwestii dostawy zmontowanych stopni rakietowych, np. za pomocą sterowca.
Podczas obrony wstępnego projektu rakiety komisja otrzymała 2 warianty rakiety: z użyciem AT lub ciekłego tlenu jako utleniacza. W tym przypadku za główną uznano opcję z ciekłym tlenem, ponieważ rakieta wykorzystująca paliwo AT-NDMG miałaby niższe właściwości. Pod względem wartości stworzenie silnika na ciekły tlen wydawało się bardziej ekonomiczne. Jednocześnie, zdaniem przedstawicieli OKB-1, w sytuacji awaryjnej na pokładzie rakiety opcja tlenowa wydawała się bezpieczniejsza niż opcja z utleniaczem na bazie AT. Twórcy rakiety przypomnieli sobie katastrofę R-16, która miała miejsce w październiku 1960 roku i pracowali nad samozapalnymi toksycznymi składnikami.
Tworząc wielosilnikową wersję rakiety N-1, Siergiej Korolow oparł się przede wszystkim na koncepcji zwiększenia niezawodności całego układu napędowego, poprzez możliwe wyłączenie uszkodzonych silników rakietowych podczas lotu. Zasada ta znalazła zastosowanie w systemie sterowania silnikiem – KORD, który został zaprojektowany do wykrywania i wyłączania uszkodzonych silników.
Korolev nalegał na instalację silnika na paliwo ciekłe silników. Ze względu na brak możliwości infrastrukturalnych i technologicznych kosztownego i ryzykownego tworzenia zaawansowanych wysokoenergetycznych silników tlenowo-wodorowych oraz opowiadanie się za stosowaniem bardziej toksycznych i mocniejszych silników heptylo-amylowych, wiodące biuro budowy silników Głuszko nie angażowało się w silniki na H1 po których rozwój powierzono KB Kuzniecowa. Warto zauważyć, że specjalistom tego biura projektowego udało się osiągnąć najwyższą doskonałość zasobów i energii dla silników typu tlen-nafta. Na wszystkich etapach wyrzutni paliwo znajdowało się w oryginalnych zbiornikach kulowych, które były zawieszone na płaszczu nośnym. Jednocześnie silniki Biura Projektowego Kuzniecowa nie były wystarczająco mocne, co doprowadziło do tego, że trzeba było je instalować w dużych ilościach, co ostatecznie doprowadziło do szeregu negatywnych skutków.
Komplet dokumentacji projektowej dla N-1 był gotowy do marca 1964 r., rozpoczęcie prób projektowych (LKI) planowano na 1965 r., ale z powodu braku funduszy i środków na projekt tak się nie stało. Dotknięty brakiem zainteresowania tym projektem - Ministerstwo Obrony ZSRR, ponieważ ładowność rakiety i zakres zadań nie zostały konkretnie wyznaczone. Następnie Siergiej Korolow próbował zainteresować przywództwo polityczne państwa rakietą, proponując użycie rakiety w misji księżycowej. Ta propozycja została przyjęta. 3 sierpnia 1964 r. Wydano odpowiedni dekret rządowy, datę rozpoczęcia LKI na rakiecie przesunięto na lata 1967-1968.
Aby przeprowadzić misję dostarczenia 2 kosmonautów na orbitę księżycową, z których jeden ląduje na powierzchni, konieczne było zwiększenie nośności rakiety do 90-100 ton. Wymagało to rozwiązań, które nie doprowadziłyby do zasadniczych zmian w projekcie projektu. Stwierdzono takie rozwiązania – zamontowanie dodatkowych 6 silników LPRE w środkowej części dna bloku „A”, zmiana azymutu startu, obniżenie wysokości orbity odniesienia, zwiększenie napełnienia zbiorników paliwa poprzez przechłodzenie paliwa i utleniacza. Dzięki temu nośność N-1 została zwiększona do 95 ton, a masa startowa wzrosła do 2800-2900 ton. Projekt rakiety N-1-LZ dla programu księżycowego został podpisany przez Korolowa 25 grudnia 1964 r.
W następnym roku schemat rakietowy przeszedł zmiany, postanowiono zrezygnować z wyrzutu. Przepływ powietrza został zamknięty przez wprowadzenie specjalnej sekcji ogonowej. Charakterystyczną cechą rakiety był ogromny odrzut ładunku, który był unikalny dla radzieckich pocisków. Pracował nad tym cały schemat nośny, w którym rama i czołgi nie tworzyły jednej całości. Jednocześnie dość mały obszar rozmieszczenia, ze względu na zastosowanie dużych kulistych zbiorników, doprowadził do zmniejszenia ładowności, a z drugiej strony wyjątkowo wysokie parametry silników, wyjątkowo niski ciężar właściwy czołgów i unikalne rozwiązania projektowe ją zwiększyły.
Wszystkie stopnie rakiety nazwano blokami „A”, „B”, „C” (w wersji księżycowej służyły do wystrzelenia statku kosmicznego na orbitę zbliżoną do Ziemi), bloki „G” i „D” miały przyspieszać statek kosmiczny z Ziemi i zwalnia na Księżycu. Unikalny schemat rakiety N-1, której wszystkie stopnie były strukturalnie podobne, umożliwił przeniesienie wyników testów z II stopnia rakiety na I. Ewentualne sytuacje, których nie można było „złapać” na ziemi, miały być sprawdzane w locie.
21 lutego 1969 r. miał miejsce pierwszy start rakiety, a następnie 3 kolejne starty. Wszystkie z nich zakończyły się niepowodzeniem. Chociaż w trakcie niektórych testów stanowiskowych silniki NK-33 okazały się bardzo niezawodne, większość pojawiających się problemów była z nimi związana. Problemy H-1 wiązały się z momentem cofania, silnymi drganiami, wstrząsem hydrodynamicznym (przy włączaniu silników), szumem elektrycznym i innymi niewyjaśnionymi skutkami, które były spowodowane jednoczesną pracą tak dużej liczby silników (w pierwszym etapie - 30) i duże gabaryty samego nośnika….
Trudności tych nie udało się ustalić przed rozpoczęciem lotów, gdyż w celu zaoszczędzenia pieniędzy nie produkowano drogich stanowisk naziemnych do przeprowadzania prób ogniowych i dynamicznych całego przewoźnika lub przynajmniej jego I etapu w kolekcji. Efektem tego było przetestowanie złożonego produktu bezpośrednio w locie. To dość kontrowersyjne podejście doprowadziło ostatecznie do serii wypadków z pojazdami startowymi.
Niektórzy przypisują fiasko projektu temu, że państwo nie miało od samego początku jasno sprecyzowanego stanowiska, tak jak strategiczny udział Kennedy'ego w misji księżycowej. Sharakhanya Chruszczow, a następnie przywództwo Breżniewa w odniesieniu do skutecznych strategii i zadań astronautyki są udokumentowane. Tak więc jeden z twórców „Car-Rocket” Siergiej Kryukow zauważył, że kompleks N-1 zmarł nie tyle z powodu trudności technicznych, ale dlatego, że stał się kartą przetargową w grze ambicji osobistych i politycznych.
Inny weteran branży, Wiaczesław Galiajew, uważa, że czynnikiem decydującym o niepowodzeniach, oprócz braku należytej uwagi ze strony państwa, była banalna niemożność pracy z tak złożonymi obiektami, przy jednoczesnym uzyskaniu akceptacji kryteriów jakości i niezawodności, a także niechęć ówczesnej nauki sowieckiej do realizacji programu na tak dużą skalę. Tak czy inaczej, w czerwcu 1974 roku wstrzymano prace nad kompleksem N1-LZ. Zaległości dostępne w ramach tego programu zostały zniszczone, a koszty (w wysokości 4-6 mld rubli w cenach z 1970 r.) po prostu odpisane.
