N1（ロケット）

N1/L3

1967 年後半のバイコヌール宇宙基地の模型
関数	有人月面打ち上げ機/超大型ロケット
メーカー	OKB-1
原産国	ソビエト連邦
サイズ
身長	105.3メートル（345フィート）[1]
直径	17.0メートル（55.8フィート）[2]
質量	2,750トン（6,060,000ポンド）
ステージ	5
容量
LEOへのペイロード
質量	95トン（209,000ポンド）[2]
TLIへのペイロード
質量	23.5 t (52,000 ポンド)
関連ロケット
派生作品	アンタレス
比較可能	エネルギア ファルコンヘビー 長征9 サターンV セルス スターシップ
発売履歴
状態	キャンセル
発射場	LC-110、バイコヌール
総打ち上げ数	4
成功	0
失敗	4
初飛行	1969年2月21日
最終便	1972年11月23日
第1ステージ – ブロックA
直径	17.0 メートル (55.8 フィート)
搭載	30 NK-15
最大推力	45,400 kN (10,200,000 lbf)
比推力	330秒（3.2 km/s）
燃焼時間	125秒
推進剤	RP-1 /液体酸素
第2ステージ – ブロックB
搭載	8 NK- 15V
最大推力	14,040 kN (3,160,000 lbf)
比推力	346秒（3.39 km/s）
燃焼時間	120秒
推進剤	RP-1 /液体酸素
第3段階 – ブロックV
搭載	4 NK-21
最大推力	1,610 kN (360,000 lbf)
比推力	353秒（3.46 km/s）
燃焼時間	370秒
推進剤	RP-1 /液体酸素
第4段（N1/L3） – ブロックG（地球離脱）
搭載	1 NK-19
最大推力	446 kN (100,000 lbf)
比推力	353秒（3.46 km/s）
燃焼時間	443秒
推進剤	RP-1 /液体酸素
第5段（N1/L3） –ブロックD（月面降下支援）[a]
搭載	1 RD-58
最大推力	83.36 kN (18,740 lbf)
比推力	349秒（3.42 km/s）
燃焼時間	600秒
推進剤	RP-1 /液体酸素
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N1 /L3（ロシア語:運搬ロケット「 ラケタノシテル」に由来、キリル文字: Н 1）^[3]は、低軌道を超えてペイロードを運ぶことを目的とした超重量級打ち上げロケットであった。N1は米国のサターンVに相当するソ連のロケットであり、月やそれ以降への有人飛行を可能にすることを目的としており、 ^[4]研究は1959年に開始された。^[5]その第1段であるブロックAは、50年以上にわたって飛行した中で最も強力なロケット段であり、スターシップの最初の統合飛行試験までその記録を保持していた。^[6]しかし、N1を打ち上げる4回の試みはいずれも飛行中に失敗し、2回目の試みでは打ち上げ直後にロケットが発射台に墜落した。30基のエンジンの大規模なクラスターと複雑な燃料および酸化剤供給システムの悪影響は、静的試験発射が行われていなかったため、開発の初期段階では明らかにならなかった。^[7]

N1 -L3バージョンは、同様の月軌道ランデブー方式を使用して、人類を月に着陸させるという米国のアポロ計画に対抗するために設計された。基本的な N1 打ち上げロケットには 3 段があり、2 人の宇宙飛行士を乗せた L3 月ペイロードを低地球軌道に運ぶことになっていた。L3 には、月周回軌道投入用の 1 段、中間軌道修正、月軌道投入、月面への降下の最初の部分に使用されるもう 1 段、1 人のパイロットが搭乗するLK 着陸船、および地球への帰還用の 2 人のパイロットが搭乗するソユーズ 7K-LOK月周回宇宙船が含まれていた。

N1-L3の開発は1965年10月に開始されたが、これはサターンVのほぼ4年後のことであり、その間資金不足で急いで進められた。このプロジェクトは1966年に主任設計者セルゲイ・コロリョフが亡くなったことで大きく頓挫した。N1計画は1974年に中断され、1976年に正式に中止された。ソ連の有人月面計画の詳細は、ソ連が崩壊に近づく1989年まで秘密にされていた。^[8]

1967年、アメリカとソ連は人類初の月面着陸を競っていた。N1 /L3計画は1964年に正式に承認され、アメリカのサターンVに匹敵する大きさのN1ロケットの開発が必要となった。^[9]

1967年11月25日、アポロ4号のミッションでサターンVの最初の飛行が行われてから3週間も経たないうちに、ソビエト連邦はソビエト連邦カザフスタンのバイコヌール宇宙基地に新設された発射台110RにN1モックアップをロールアウトした。1M1と指定されたこの施設システム兵站試験訓練車両は、ロールアウト、発射台の統合、およびロールバック活動に関する貴重な経験を技術者に提供するために設計されたもので、1966年半ばにフロリダ州ケネディ宇宙センターで行われたサターンV施設統合車両SA-500Fの試験に似ている。クローラーがサターンVを発射台まで垂直に輸送する一方で、N1は水平に移動してから発射台で垂直位置に持ち上げられた。これはソビエト宇宙計画における標準的な方法である。12月11日、さまざまなテストが完了した後、N1ロケットは降ろされ、組み立て棟にロールバックされた。1M1モックアップはその後数年間、追加の発射台の統合テストに繰り返し使用された。

このテストは秘密裏に行われたが、米国の偵察衛星が、組み立て棟に戻る直前に発射台に置かれたN1ロケットの写真を撮影した。NASA長官ジェイムズ・ウェッブは、この情報や、ロシアが有人月面ミッションを真剣に計画していることを示す類似の情報を入手していた。この情報は、その後数か月間に米国のいくつかの重要な決定に影響を与えた。衛星画像は、ソ連がN1ロケットの飛行テストに近づいていることを示していたが、この特定のロケットが単なるモックアップであり、人類を月に着陸させる競争でソ連が米国より何ヶ月も遅れていることを明らかにしなかった（ただし、少なくとも、CIA 、 NRO 、およびリンドン・ジョンソン 大統領は、1967年12月27日の大統領の毎日のブリーフィングで、このロケットがモックアップであることを知っていた[ ^10]）。ソ連は1968年前半にN1の試験飛行を実施できると期待していたが、さまざまな技術的理由により、その試みは1年以上も実現しなかった。

1961 年 5 月、米国は 1970 年までに人間を月に着陸させるという目標を発表した。同月、「防衛目的の方向での宇宙船計画の再検討に関する報告書」では、N1 ロケットの最初の試験打ち上げを 1965 年に設定した。6 月、コロリョフは 1961 年から 1963 年の間に N1 の開発を開始するための少額の資金を与えられた。同時に、コロリョフは、地球軌道ランデブープロファイルを使用した新しいソユーズ宇宙船に基づく月面ミッションを提案した。完全な月面ミッション パッケージを構築するには、ソユーズ宇宙船用に 1 回、月着陸船用に 1 回、および地球近傍のエンジンと燃料を含むいくつかのソユーズロケットの打ち上げが使用される予定であった。ソユーズ ロケットの容量が限られているために推進されたこのアプローチでは、いずれかのコンポーネントの消耗品が軌道上でなくなる前に複合体を組み立てるために、高速の打ち上げ速度が必要になることを意味していた。コロリョフはその後、N1ロケットを拡張して一回の打ち上げで月探査が行えるようにすることを提案した。1961年11月から12月にかけて、コロリョフらは、超重量級ロケットなら、試験されたばかりのツァーリ・ボンバのような超重量核兵器や多数の弾頭（最大17個）を運ぶことができると主張し、N1ロケットの設計をさらに正当化しようとした。 ^{[11] [12]}コロリョフはロケットを軍事目的に使うつもりはなかったが、宇宙への野望を実現したいと考えており、軍の支援は不可欠だと考えていた。軍の反応は冷淡で、N1ロケットの軍事的有用性はほとんどなく、純粋な軍事計画から資金が流用されるのではないかと懸念していた。コロリョフと軍の指導者との書簡は1962年2月まで続いたが、ほとんど進展はなかった。

一方、チェロメイのOKB-52は、リスクがはるかに低い代替ミッションを提案した。チェロメイは、有人着陸の代わりに、米国に先んじて月の近くに到達する一連の月周回ミッションを提案した。彼はまた、このミッションのために、既存のUR-200（西側ではSS-10として知られている）4基をクラスター化して、1基のより大きなブースター、UR-500を製造するという新しいブースターも提案した。 ^[13]これらの計画は、グルシュコがチェロメイにRD-270を提供したために取り下げられた。RD-270は、UR -500をはるかに単純な「モノブロック」設計で製造することを可能にした。彼はまた、月周回ミッション用に既存の宇宙船の設計を改造し、1人の宇宙飛行士が搭乗するLK-1を提案した。チェロメイは、初期のUR-500/LK-1ミッションの改良により、宇宙船を2人の宇宙飛行士に改造できると感じていた。

ソ連軍の戦略ミサイル部隊は、軍事的有用性がほとんどない政治的動機によるプロジェクトを支援することに消極的だったが、コロリョフとチェロメイはともに月面ミッションを推進した。1961年から1964年にかけて、チェロメイのあまり積極的ではない提案が受け入れられ、彼のUR-500とLK-1の開発は比較的高い優先順位を与えられた。

当時ソ連でロケットエンジン設計をほぼ独占していたヴァレンティン・グルシコは、新たに拡大されたN1設計に動力を供給するため、非対称ジメチルヒドラジン(UDMH) と四酸化窒素(N ₂ O _{4 ) の推進剤を使用する}RD-270エンジンを提案した。これらの自着火性推進剤は接触するとすぐに着火するためエンジンの複雑さが軽減され、さまざまなICBMに搭載されたグルシコの既存エンジンで広く使用されていた。フルフロー段階燃焼サイクルRD-270はプログラム中止前にテスト中であり、潜在的推力の低いUDMH/N ₂ O ₄推進剤を使用しているにもかかわらず、ガスジェネレータサイクルのロケットダインF-1よりも高い比推力を達成した。当時、F-1エンジンは開発開始から5年が経過していたが、依然として燃焼安定性の問題を抱えていた。ロケットダインは最終的にバッフルとして銅製の仕切りを追加することでF-1の不安定性の問題を解決しましたが^[14] 、 F-1の問題が解決されてからずっと後の1974年にN1プログラムが中止されたとき、RD-270は未解決の不安定性の問題を抱えていました^{[15] 。}

グルシュコは、米国のタイタンII GLVが同様のハイパーゴリック燃料を使用して有人飛行に成功したことを指摘した。コロリョフは、燃料の毒性とその排気ガスが有人宇宙飛行の安全上のリスクをもたらし、灯油/液体酸素の方が良い解決策であると感じた。燃料の問題をめぐるコロリョフとグルシュコの意見の相違は、最終的に進歩を妨げる大きな問題となった。^{[16] [17]}

二人の間には個人的な問題もあった。コロリョフは1930年代にコリマ強制収容所に収監された責任をグルシコに負わせ、グルシコはコロリョフが自分の能力外のことに対して傲慢で独裁的だと考えた。意見の相違からコロリョフとグルシコは不和になった。1962年、紛争を解決するために委員会が任命され、コロリョフの主張に賛成した。グルシコは液体酸素/灯油エンジンの開発、そしてコロリョフとの協力を全面的に拒否した。コロリョフは最終的に諦めてOKB-276ジェットエンジン設計者のニコライ・クズネツォフの協力を得ることを決意し、グルシコは他のロケット設計者とチームを組み、大成功を収めたプロトン、ゼニット、そして後にエネルギアロケットを製造した。

ロケット設計の経験が乏しかったクズネツォフは、NK-15という比較的小型のエンジンで、高度に合わせて調整された数種類のバージョンが提供される予定だった。必要な推力を得るために、30基のNK-15をクラスター構成で使用することが提案された。24基のエンジンからなる外側のリングと6基のエンジンからなる内側のリングはエアギャップで区切られ、空気流はブースター上部近くの吸気口から供給される。空気は排気と混合され、ある程度の推力増強とエンジン冷却が図られる。N1の第1段に30基のロケットエンジンノズルを配置したのは、トロイダルエアロスパイクエンジンシステムの粗雑なバージョンを作成する試みだった可能性があり、より従来的なエアロスパイクエンジンも研究された。

コロリョフは、ソユーズ 7K-L3をベースにした新しい L3 月着陸船と組み合わせた、より大型の N1 を提案した。L3 複合ロケット段、改良型ソユーズ、新しいLK 月着陸船を1 機の N1 で打ち上げ、月面着陸を行う予定だった。チェロメイは、UR-500 派生のクラスター型宇宙船に、すでに開発中だったLK-1宇宙船と、設計局が開発した着陸船を載せた宇宙船でこれに応えた。1964 年 8 月にコロリョフの提案が採用されたが、チェロメイは月周回用の UR-500/LK-1 の作業を続けるよう指示された。

1964年後半にフルシチョフが打倒されると、両チームの間で新たな争いが始まった。1965年10月、ソ連政府は妥協案を命じた。月周回ミッションは、チェロメイのUR-500とコロリョフのソユーズ宇宙船ソユーズ7K-L1、別名ゾンド（文字通り「探査機」）を使用して打ち上げられ、ボルシェビキ革命50周年にあたる1967年に打ち上げられることとなった。一方、コロリョフは当初のN1-L3案を継続した。議論ではコロリョフが明らかに勝っていたが、LK-1とゾンドの作業はいずれにしても続行された。

コロリョフは1964年に有人月周回ミッションの実施を訴えたが、当初は拒否された。しかし、1964年8月3日の中央委員会決議「月と宇宙空間の研究に関する作業について」で可決され、1967年か68年に宇宙飛行士を月に着陸させることが目標とされた。^[17]

1966年1月、コロリョフは腸のポリープを除去する手術の合併症で死亡した。この手術で大きな腫瘍も発見された。^[18] N1-L3に関する彼の仕事は、コロリョフのような政治的な才覚や影響力を持たず、大酒飲みとしても知られていた副官のワシリー・ミシンが引き継いだ。数年間の挫折と4回の打ち上げ失敗の後、1974年5月にミシンは解雇され、グルシコが後任となった。グルシコは、ロケットは2年以内に完全に運用可能になるとミシンが主張していたにもかかわらず、N1計画と有人月面ミッション全般の中止を直ちに命じた。^[19]

• N1 1L – フルスケールの動的テストモデル。各ステージは個別に動的テストされました。N1スタック全体は1/4スケールでのみテストされました。^[20]
• N1 2L (1M1) – 施設システム兵站試験訓練車両（FSLT & TV）; 第一段2機は灰色、第三段は灰色がかった白色、L3は白色に塗装されている。^[21]
• N1 3L –最初の発射、エンジン火災、高度12kmで爆発。^[22]
• N1 4L – ブロックAのLOXタンクに亀裂が発生したため、発射されず、ブロックAの部品は他の発射装置に使用され、機体構造の残りの部分は廃棄された。^[20]
• N1 5L – 2回目の打ち上げ、部分的に灰色に塗装、最初の夜間打ち上げ、打ち上げ失敗により110番東発射台が破壊された。^[22]
• N1 6L – 3回目の打ち上げ、西110度第2発射台から発射、ロール制御に問題があり、51秒後に破壊された。^[22]
• N1 7L – 4回目の打ち上げ、全白、高度40キロメートル（22海里）でエンジンが停止したため、推進剤ラインが破壊され、燃料システムが破裂した。^[22]
• N1 8Lと9L – ブロックAの改良型NK-33エンジンを搭載した飛行準備が整ったN1F。プログラムがキャンセルされたため廃棄された。^{[22] [20]}
• N1 10L – 未完成、8Lと9Lとともに廃棄された。^[20]

ミシンは、有人月面着陸計画が中止された後も、ブースターがズヴェズダ月面基地の建設に使用されることを期待して、N1Fプロジェクトを継続しました。このプログラムは、ミシンがグルシコに交代した1974年に終了しました。当時、2機のN1Fが打ち上げ準備中でしたが、これらの計画は中止されました。

飛行可能な状態にあった2機のN1Fは廃棄され、その残骸は数年後もバイコヌール周辺でシェルターや倉庫として使われていた。ブースターは故意に分解されたが、これはソ連の月面着陸計画の失敗を隠蔽するためであり、この計画は米国に競争が行われていると思わせるための単なる机上の空論であると公言されていた。この隠蔽工作はグラスノスチまで続き、残っていたハードウェアが公に展示された。

この計画に続いて、シンチン/ LOX推進剤を使用する巨大打ち上げロケットの「ヴァルカン」構想が立てられ、後に第2段と第3段はLH2 / LOXに置き換えられた。「ヴァルカン」は1976年にエネルギア/ブラン計画に取って代わられた。^{[23] [24]}

N1F用のアップグレードされたエンジンのうち約150基は破壊を免れた。ロケット全体としては信頼性が低かったが、NK-33とNK-43エンジンは単体で使用すると頑丈で信頼性が高い。1990年代半ば、ロシアは米国のエアロジェットゼネラル社に36基のエンジンを1基あたり110万ドルで販売し、新エンジンの製造ライセンスも取得した。^[25]

米国のキスラー・エアロスペース社は、商業打ち上げサービスを提供する目的で、これらのエンジンを新しいロケット設計に組み込む作業に取り組んだが、結局、1回の打ち上げも行わずに倒産した。エアロジェット社はまた、NK-33を改造して、オービタル・サイエンス社のアンタレス打ち上げロケットに推力ベクトル制御機能を組み込んだ。アンタレス社は、この改造されたAJ-26エンジン2基を第一段の推進に使用した。アンタレスの最初の4回の打ち上げは成功したが、5回目の打ち上げでロケットは打ち上げ直後に爆発した。オービタル社による予備的な故障分析では、NK-33/AJ-26の1基でターボポンプの故障の可能性があることが示された。エアロジェットがNK-33/AJ-26エンジンの改修およびテストプログラム中に以前に抱えていた問題（静的テスト発射中に2回のエンジン故障が発生し、そのうち1回はテストスタンドに大きな損傷を引き起こした）とその後の飛行中の故障を考慮して、オービタルはNK-33/AJ-26は将来の使用には信頼性が十分ではないと判断した。^[26]

ロシアでは、N1エンジンは2004年まで使用されなかったが、その年に残りの約70基のエンジンが新しいロケット設計であるソユーズ3に組み込まれた。^{[27] [28]} 2005年時点で、資金不足のためプロジェクトは凍結された。代わりに、NK-33がソユーズロケットの軽量型^{[アップデート]}の第1段に組み込まれ、2013年12月28日に初めて打ち上げられた。^[29]

N1はL3ペイロードを搭載して高さ105メートル（344フィート）に達した。N1-L3は合計5段で構成され、最初の3段（N1）は低地球駐機軌道への投入用、他の2段（L3）は月周回軌道投入用である。満載で燃料を積んだN1-L3の重量は2,750トン（6,060,000ポンド）であった。下段の3段は、底部で幅17メートル（56フィート）の単一の錐台を形成するように形作られ、 ^[2] L3セクションはほぼ円筒形で、幅約3.5メートル（11フィート）のシュラウド内に収められていた。^[30]下段が円錐形なのは、内部のタンクの配置によるもので、より小さな球形の灯油タンクが、その下のより大きな液体酸素タンクの上にあった。

N1 の存続期間中、元の設計で使用されていたエンジンを置き換えるために、一連の改良型エンジンが導入されました。その結果として改良された N1 は N1F として知られていましたが、プロジェクトが中止されるまで飛行することはありませんでした。

第1段ブロックAは、2つのリングに配置された30基のNK-15エンジンで駆動され、メインリングはブースターの外縁に24基、コア推進システムは直径の約半分の内側の6基のエンジンで構成されていました。^[31]制御システムは主に、ピッチとヨーを制御するために外側リングのエンジンの差動スロットルに基づいていました。コア推進システムは制御には使用されませんでした。^[32]ブロックAには4つのグリッドフィンも含まれており、これは後にソ連の空対空ミサイルの設計に使用されました。

ブロックAは合計で45,400 kN（10,200,000 lbf）の推力を生み出し、これはこれまでに飛行したロケットの中で最も強力な段階であった。^{[33] : 199  [34] [35]}これはサターンVの33,700 kN（7,600,000 lbf）の推力を上回り、^[36]この記録は半世紀以上にわたって破られなかったが、2023年にスペースXのスーパーヘビーがそれを超えた。 ^[37]

KORD（ロシア語の頭字語でKontrol Raketnykh Dvigateley  、文字通り「ロケットエンジンの制御」を意味する）^[38]は、ブロックA（第1段）の30基のエンジンの大規模なクラスターをスロットル、シャットダウン、および監視するために考案された自動エンジン制御システムです。KORDシステムは、ピッチとヨーの姿勢制御のために、外側のリングにある24基のエンジンの差動推力を適切にスロットルすることで制御し、また、互いに反対側にある故障したエンジンを停止しました。これは、外側のリングにある正反対のエンジンが生成するピッチまたはヨーモーメントを打ち消し、対称的な推力を維持するためでした。ブロックAは、2組の反対側のエンジン（26/30エンジン）を停止した状態でも名目上は機能することができました。残念なことに、KORDシステムは、2回目の打ち上げ時に爆発したターボポンプのような急速に発生するプロセスに反応することができませんでした。^{[33] : 294}

KORDシステムの欠陥のため、4回目で最後の打ち上げでは新しいコンピュータシステムが開発された。S -530はソ連初のデジタル誘導制御システムであり^[39]、本質的にアナログエンジン制御システムであったKORDとは異なり、S-530は打ち上げロケットと宇宙船のすべての制御タスクを監視した。N1は2つの制御タスクを搭載しており、1つはブロックVの第3段に配置され、最初の3段のエンジンを制御した。2つ目のS-530はソユーズLOKコマンドモジュールに配置され、TLIから月面フライバイ、そして地球への帰還までの残りのミッションの制御を提供した。^{[40] [41]}

第2段ブロックBは、1つのリングに配置された8基のNK-15Vエンジンを搭載していました。NK-15と-15Vの唯一の大きな違いは、エンジンベルと、空中始動と高高度性能のためのさまざまなチューニングでした。N1FブロックBでは、NK-15エンジンがアップグレードされたNK-43エンジンに置き換えられました。

ブロックBは対向するエンジン1組（6基または8基）の停止にも耐えられる。^{[33] : 294}

上段のブロック V ( В / Vはロシア語のアルファベットの 3 番目の文字) には、4 つの小型 NK-21 エンジンが正方形に搭載されていました。N1F ブロック V では、NK-21 エンジンが NK-31 エンジンに置き換えられました。

ブロックVは、1つのエンジンが停止し、3つのエンジンが正常に機能している状態でも機能する可能性がある。^{[33] : 294}

N-1は水平に組み立てられ、その後運搬車で発射台まで運ばれ、組み立てられた。発射台には液体燃料供給用のアンビリカル接続部を備えたサービスタワー/ガントリーがあった。^[42]

燃料と酸化剤をロケットエンジンのクラスターに供給するために必要な複雑な配管は脆弱であり、4回の打ち上げ失敗のうち2回の大きな要因となった。ケネディ宇宙センター発射施設39とは異なり、N1のバイコヌール宇宙基地には大型船で到達できなかった。鉄道輸送を可能にするために、すべてのステージを分割して出荷し、発射場で組み立てる必要があった。これによりテストが困難になり、N1が成功しなかった一因となった。

NK-15エンジンには、軽量化のため、油圧や機械式ではなく、火工品で作動するバルブがいくつかあった。一度閉じたバルブは、再び開くことはできなかった。^{[33] : 304}これは、ブロックAのエンジンは個別にのみ試験発射され、30基のエンジン全体がユニットとして静的試験発射されることはなかったことを意味している。セルゲイ・フルシチョフは、6基のエンジンのバッチごとに2基のみが試験され、実際にブースターに使用することを意図したユニットは試験されなかったと述べた。その結果、ブロックAの複雑で破壊的な振動モード（推進剤ラインとタービンを引き裂いた）と排気煙と流体力学の問題（車両のロール、真空キャビテーション、その他の問題を引き起こす）は、飛行前に発見されず、解決されなかった。^[43]ブロックBとブロックVは完全なユニットとして静的試験発射された。

性能向上の方法を模索する中で、第一段階でエアロスパイクエンジンを使用する可能性について研究が行われた。これを実現するために、当初の30基のNK15-Fエンジンを、中央を空けて縁の周囲に24基に減らす予定だった。目標は海面での性能向上だった。その後の構想では、NK-15Fを完全に取り除き、代わりに急進的な環状燃焼室を設置するという案が出された。この燃焼室はエアロスパイク全体を囲むことになる。しかし、計算された性能向上が、異なるエンジンの追加質量と複雑さを上回らなかったため、どちらの案も却下された。^[22]

技術的な問題と包括的なテストキャンペーンのための資金不足のため、N1 はテスト飛行を完了することはありませんでした。12 回のテスト飛行が計画されましたが、実際に飛行したのは 4 回だけでした。4 回の無人打ち上げはすべて、第 1 段分離前に失敗に終わりました。最長飛行は、第 1 段分離直前の 107 秒間でした。テスト打ち上げは 1969 年に 2 回、1971 年に 1 回、そして最後の 1 回は 1972 年に行われました。

N1-L3 は 105 メートル (344 フィート) で、アメリカのアポロサターンV (111 メートル、363 フィート) よりわずかに短かった。N-1 は全体の直径が小さかったが、最大直径は大きかった (17 メートル/56 フィート対 10 メートル/33 フィート)。N1 は最初の 3 段のそれぞれで、サターン V の対応する段よりも大きな推力を生み出した。N1-L3 は最初の 4 段で、サターン V の 3 段よりも大きな総推力を生み出した (下の表を参照)。

N1はおよそ95トン（209,000ポンド）のL3ペイロードを低地球軌道に投入することを目的としていた、^{[33] : 271。L3}複合体に含まれる第4段は23.5トン（52,000ポンド）を月周回軌道に投入することを目的としていた。比較すると、サターンVはおよそ45トン（100,000ポンド）のアポロ宇宙船と、月周回軌道投入用にS-IVB第3段に残っていた約74.4トン（164,100ポンド）の燃料を同様の地球駐機軌道に 投入した。

N1は3つの主段すべてにケロシンベースのロケット燃料を使用したが、サターンVは第2段と第3段の燃料として液体水素を使用したため、比推力が高くなり、全体的な性能上の利点が得られた。また、N1はほぼ円錐形の外皮の下に球形の推進剤タンクを使用することで利用可能な推進剤の容積を無駄にしていたが、サターンVは利用可能な円筒形の外皮の容積のほとんどをカプセル型の水素タンクと酸素タンクを収容するために使用し、第2段^と第3段のタンクの間には共通の隔壁があった。^[44]

N1-L3は、3段式ロケットの総推力のわずか9.3%を地球周回軌道のペイロード運動量に変換することができ（サターンVでは12.14%）、4段式ロケットの総推力のわずか3.1%を月周回軌道のペイロード運動量に変換することができ（サターンVでは6.2%）、さらに、4段式ロケットの総推力のわずか3.1%を月周回軌道のペイロード運動量に変換することができ（サターンVでは6.2%）、

サターン V は、2 回の開発打ち上げと 11 回の運用打ち上げでペイロードを失うことは一度もなかったが、N1 開発打ち上げの 4 回はすべて悲惨な失敗に終わり、ペイロードが 2 つ失われた。

1969 年 2 月 21 日: シリアル番号 3L - ゾンド L1S-1 (ソユーズ 7K-L1「ゾンド」宇宙船 のソユーズ 7K-L1S (ゾンド-M) 改造版)、月面フライバイ用。

打ち上げから数秒後、過渡電圧により KORD はエンジン #12 を停止した。この後、KORD は対称推力を維持するためにエンジン #24 を停止した。T+6 秒で、 #2 エンジンのポゴ振動によりいくつかのコンポーネントがマウントから外れ、推進剤が漏れ始めた。^[要出典] T+25 秒で、さらなる振動により燃料ラインが破裂し、RP-1 がブースター後部に漏れた。漏れたガスと接触すると、火災が発生した。その後、火災は電源の配線を焼き、電気アークを発生させた。これをセンサーが感知し、KORD はターボポンプの加圧の問題と解釈した。KORD はこれに対応して、打ち上げから T+68 秒後に第 1 段全体を停止する一般コマンドを発行した。この信号は第 2 段と第 3 段にも送信され、これらを「ロック」し、エンジンを始動するための地上からの手動コマンドの送信を防止した。テレメトリでは、N-1 の発電機が T+183 秒の地面衝突まで機能し続けていたことも示されました。

調査員らは発射台から52キロ離れた地点でロケットの残骸を発見した。ワシリー・ミシンは当初、30基のエンジンが同時に停止する理由が他に思いつかなかったため、故障の原因は発電機にあると考えたが、テレメトリデータと墜落現場から回収された発電機によってすぐに誤りであることが証明された。発電機は良好な状態で生き残り、イストラ工場に送り返されて修理され、ベンチテストでは問題なく作動した。調査チームは、KORDシステムが停止していなかったら、燃えている第1段が飛行を続けられたかどうかについては推測しなかった。

KORDには、いくつかの重大な設計上の欠陥と、ロジックのプログラミングが不十分であることが判明した。予期せぬ欠陥の1つは、その動作周波数である1000 Hzが、推進システムによって生成される振動と完全に一致したことであり、打ち上げ時にエンジン#12が停止したのは、花火装置がバルブを開いたために高周波振動が発生し、それが隣接する配線に入り、KORDによってエンジンのターボポンプの過回転状態であると推測されたためであると考えられていた。エンジン#12の配線は、その長さのためにこの影響を受けやすいと考えられていたが、他のエンジンも同様の配線を持っていたため影響を受けなかった。また、システムの動作電圧は、公称15 Vではなく25 Vに増加した。制御配線は再配置され、耐火のためにアスベストでコーティングされ、動作周波数が変更された。^{[47] [48]}打ち上げ脱出システムが起動して適切に機能し、モックアップ宇宙船を救った。その後の飛行では、すべてのエンジンの隣にフロン消火器が設置された。^{[49] [50]}セルゲイ・アファナシエフによれば、その後の調査で明らかになったように、ブロックAの30基のエンジン全体を停止するという命令の論理は、その場合には間違っていたという。^{[33] : 294  [51]}

シリアル番号 5L –月周回およびフライバイ、および有人着陸の可能性のある地点の写真撮影を目的とした Zond L1S-2 。

2機目のN-1ロケットは1969年7月3日に打ち上げられ、改造されたL1ゾンド宇宙船と生きた脱出タワーを積んでいた。ボリス・チェルトクは、マスモデルの月着陸船も積まれていたと主張したが、ほとんどの情報源は、N-1 5Lに搭載されていたのはL1S-2とブースト段のみであることを示している。打ち上げはモスクワ時間23時18分に東110番発射台から行われた。飛行はほんの数瞬しか続かなかった。タワーを越えるとすぐに閃光が走り、第1段の底から破片が落ちてくるのが見えた。エンジン#18を除くすべてのエンジンが即座に停止した。これにより、N-1は45度の角度で傾き、発射台に落下した。^[52]搭載されていた約2,300トンの推進剤が大規模な爆風と衝撃波を引き起こし、発射施設全体の窓が割れ、破片は爆発の中心から10キロメートル (6マイル) も離れた場所まで飛んだ。事故から30分後、打ち上げクルーは屋外に出るのを許され、未燃焼の燃料のしずくがまだ空から降り注いでいるのに遭遇した。N-1の推進剤の大部分は事故では消費されておらず、燃えたもののほとんどはロケットの第1段だった。しかし、最悪のシナリオである燃料とLOXが混ざって爆発性のゲルを形成することは起こっていなかった。その後の調査で、ロケットに搭載されていた推進剤の最大85%が不発だったため、爆風の威力が弱まったことが明らかになった。^[53] 打ち上げ脱出システムはエンジン停止の瞬間（T+15秒）に作動し、L1S-2カプセルを2.0キロメートル（1.2マイル）離れた安全な場所に引き寄せた。発射台への衝突はT+23秒に発生した。発射施設110東は爆発で完全に破壊され、コンクリート製の発射台は陥没し、照明塔の1つは倒れてねじれた。壊滅的な被害にもかかわらず、テレメトリテープの大半は瓦礫の中から無傷で発見され、調査された。

8番エンジンのLOXターボポンプが離陸直前に爆発していたことが判明した（ポンプは残骸から回収され、火災と溶融の跡が見られた）。その結果生じた衝撃波が周囲の推進剤ラインを切断し、燃料漏れによる火災が発生した。火災は推力セクションの様々な部品を損傷し、^{T +} 10秒からT+12秒の間にエンジンは徐々に停止した。KORDは異常な圧力とポンプ速度を検知した後、7番、19番、20番、21番エンジンを停止した。テレメトリでは他のエンジンが停止した原因についての説明は得られなかった。ブースターを45度以上傾けた18番エンジンは衝突まで作動し続けていたが、技術者たちはこれについて満足のいく説明ができていなかった。

8番ターボポンプが爆発した原因は正確には特定できなかった。圧力センサーの破片が壊れてポンプ内に詰まったか、インペラーブレードが金属ケースに擦れて摩擦火花が発生し、液体酸素に引火したという説が有力視されていた。8番エンジンは停止前に不規則に作動しており、圧力センサーがポンプ内に「信じられないほどの力」を感知した。ワシリー・ミシンはポンプのローターが分解したと考えたが、クズネツォフはNK-15エンジンには全く非がないと主張し、2年前にクズネツォフのエンジンの使用を擁護していたミシンは公に出て彼に異議を唱えることはできなかった。クズネツォフは飛行後の調査委員会にエンジン故障の原因を「異物の飲み込み」と判定させることに成功した。この飛行の後、後期モデルには燃料フィルターが取り付けられた。^[50] バイコヌール宇宙基地の発射施設の主任ディレクターであるウラジミール・バルミンも、ブースターが発射台エリアを離れるまで停止命令が出されないように、飛行の最初の15～20秒間はKORDをロックする必要があると主張した。^{[54] [55]} 破壊された施設はアメリカの衛星によって撮影され、ソ連が月ロケットを製造していたことが西側諸国に明らかにされた。^[50] 発射台の再建と打ち上げの延期には18ヶ月を要した。爆発はその日の夕方、35キロ離れたレニンスクでも目撃されていた（チュラタムを参照）。^[56]

1971 年 6 月 26 日: シリアル番号 6L – ダミーソユーズ 7K-LOK (ソユーズ 7K-L1E 1 号) およびダミーLKモジュール宇宙船

打ち上げ後間もなく、ブロック A (第 1 段) の基部で予期せぬ渦と逆流が発生したため、N-1 は制御システムの補正能力を超える制御不能なロールを経験した。KORD コンピューターは異常な状況を感知し、第 1 段にシャットダウン コマンドを送信したが、前述のように、誘導プログラムはその後、打ち上げ開始から 50 秒後までこの状態が発生しないように修正されていた。当初 1 秒あたり 6 度だったロールは急速に加速し始めた。T+39 秒で、ブースターは 1 秒あたり 40 度近くでロールし、慣性誘導システムがジンバル ロック状態になり、T+48 秒で機体は構造負荷によって分解した。第 2 段と第 3 段の間の段間トラスがねじれて分離し、後者がスタックから分離し、T+50 秒で第 1 段へのカットオフ コマンドがブロック解除され、エンジンが直ちに停止した。上段は発射施設から約 7 キロメートル (4 マイル) 離れた場所に衝突した。エンジンが停止したにもかかわらず、第1段と第2段はまだある程度の距離を飛行できるだけの勢いを残していたが、発射施設から約15キロメートル（9マイル）離れた地点に落下し、ステップ地帯に15メートル（50フィート）の深さのクレーターを作った。^{[33] : 298}このN1には救助システムのないダミーの上段があった。^{[50] [57]}

次の最後の車両は、専用エンジンを備えたはるかに強力な安定化システムを搭載していました（以前のバージョンでは、安定化はメインエンジンからの排気を誘導することで行われていました）。エンジン制御システムも改良され、センサーの数は700から13,000に増加しました。^{[50] [57]}

1972年11月23日: シリアル番号 7L – 通常のソユーズ 7K-LOK (ソユーズ 7K-LOK No.1) および月面フライバイ用のダミーLKモジュール宇宙船^[58]

KORDアナログシステムに代わるS-530デジタル制御システム（第3段階）のデビュー。^{[39] [40] [41]}

起動と打ち上げは順調に進んだ。T+90秒で、コア推進システム（中央の6基のエンジン）の計画停止が実行され、ブースターへの構造的ストレスが軽減された。6基のエンジンが突然停止した際に油圧衝撃波によって生じた過度の動的負荷により、コア推進システムに燃料と酸化剤を供給するラインが破裂し、ブースターのボートテールで火災が発生した。さらに、第4エンジンが爆発した。第1段はT+107秒から分解し始め、T+110秒ですべてのテレメトリデータが途絶えた。打ち上げ脱出システムが作動し、ソユーズ7K-LOKを安全な場所まで引き戻した。上段はスタックから放出され、ステップに墜落した。調査の結果、エンジンの突然の停止によってフィーダーパイプの流体柱が変動し、それが破裂して燃料と酸化剤が停止しているがまだ熱いエンジンに流出したことが判明した。第4エンジンのターボポンプの故障も疑われた。地上管制官が手動で第1段を切り離し、第2段の燃焼を早めに開始するコマンドを送っていれば、打ち上げは救われたと考えられていた。なぜなら、第1段はT+125秒で分離する予定のわずか15秒前に故障し、サイクログラムによると公称燃焼時間110秒に達していたからである。^{[59] [33] : 300  [41]}

シリアルナンバー8Lのロケットは1974年8月に準備された。これには通常の7K-LOKソユーズ7K-LOKとL3月探査複合施設の通常のLKモジュール宇宙船が含まれていた。これは将来の有人ミッションに備えて月面フライバイと無人着陸を目的としていた。N1 -L3プログラムは1974年5月にキャンセルされたため、この打ち上げは行われなかった。^{[60] [61]}

ロシアのオンライン情報源の間では、キリル文字の「Z」のZeと数字の「3」が似ていることから、N1-L3（ロシア語：Н1-Л3）とN1-LZ（ロシア語：Н1-ЛЗ）のどちらが意図されていたかについて混乱がある。同じロシアのウェブサイト（または同じ記事）内で両方の形式が使用されることもある。^[47]英語の情報源はN1-L3とのみ言及している。正しい名称はL3であり、ソ連の月探査の5つの部門の1つを表している。ステージ1（Л1）は有人月周回飛行として計画され（ゾンド計画で部分的に実現）、ステージ2（Л2）は無人の月面車（ルノホートで実現）、ステージ3（Л3）は有人月面着陸の予定だった第5段階（Л5）は、3～5人の乗組員を乗せる大型月面探査車として構想された。^{[62] [63]}

• 軌道打ち上げシステムの比較
• 軌道ロケットファミリーの比較
• ノヴァ（ロケット）
• R-56
• スペース ローンチ システム
• スペースXスターシップ
• UR-700

• 「L3」。Encyclopedia Astronautica。2016年8月20日時点のオリジナルよりアーカイブ。2019年5月7日閲覧。
• マシュー・ジョンソン（2014年）。N -1：月と火星へ：ソビエト連邦のスーパーブースターガイド。ARA Press、初版。ISBN 9780989991407。

ウィキメディア・コモンズには、N-1 (ロケット)に関連するメディアがあります。

• Astronautix N1の歴史
• 統計と情報。インタラクティブ モデル。
• 打ち上げ中止システムが作動したN-1ロケット5Lの故障のビデオ映像
• Raketno-kosmicheskii kompleks N1-L3、本: Гудилин В.Е.、Слабкий Л.И。 (Gudilin V.、Slabkiy L.) 「Ракетно-космические системы (История. Развитие. Перспективы)」、М.、1996 (Слабкий Л.И.) (ロシア語)
• ヴァシリー・パブロヴィッチ・ミーシン氏へのインタビュー（ロシア語）
• NK-33ベースのロケットを開発している米国企業キスラー・スペース・システムズ
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