N1 (cohete)

En mayo de 1961, Estados Unidos anunció el objetivo de llevar un hombre a la Luna en 1970. Ese mismo mes, el informe «Reconsideración de los planes para vehículos espaciales con fines de defensa» fijó el primer lanzamiento de prueba del cohete N1 para 1965. En junio, Korolev recibió una pequeña financiación para comenzar el desarrollo del N1 entre 1961 y 1963. Al mismo tiempo, Korolev propuso una misión lunar basada en la nueva nave espacial Soyuz, utilizando un perfil de encuentro en órbita terrestre . Se emplearían varios lanzamientos del cohete Soyuz para construir un paquete completo para la misión lunar, incluyendo uno para la nave espacial Soyuz, otro para el módulo lunar y algunos con motores y combustible translunares. Este enfoque, condicionado por la capacidad limitada del cohete Soyuz, implicaba que se requeriría una alta frecuencia de lanzamientos para ensamblar el complejo antes de que alguno de los componentes se quedara sin consumibles en órbita. Posteriormente, Korolev propuso ampliar el N1 para permitir una misión lunar en un solo lanzamiento. En noviembre-diciembre de 1961, Korolev y otros intentaron argumentar que un cohete de carga superpesada podría transportar armas nucleares ultrapesadas, como la recién probada Tsar Bomba , o muchas ojivas (hasta 17) como justificación adicional para el diseño del N1. ^{[ 14 ] [ 15 ]} Korolev no estaba inclinado a usar el cohete con fines militares, pero quería cumplir sus ambiciones espaciales y consideraba que el apoyo militar era vital. La respuesta militar fue tibia: pensaban que el N1 tenía poca utilidad militar y les preocupaba que desviara fondos de programas puramente militares. La correspondencia de Korolev con los líderes militares continuó hasta febrero de 1962 con escaso progreso.

Mientras tanto, la OKB-52 de Chelomei propuso una misión alternativa con un riesgo mucho menor. En lugar de un alunizaje tripulado, Chelomei propuso una serie de misiones circumlunares para adelantarse a Estados Unidos en la proximidad de la Luna. También propuso un nuevo propulsor para la misión, agrupando cuatro de sus UR-200 existentes (conocidos como SS-10 en Occidente) para producir un único propulsor más grande, el UR-500. ^{[ 16 ]} Estos planes se descartaron cuando Glushko le ofreció a Chelomei el RD-270, que permitió la construcción del UR-500 en un diseño "monobloque" mucho más simple. También propuso adaptar un diseño de nave espacial existente para la misión circumlunar, la LK-1 para un solo cosmonauta . Chelomei creía que las mejoras en las primeras misiones UR-500/LK-1 permitirían adaptar la nave espacial para dos cosmonautas.

Las Fuerzas de Misiles Estratégicos del ejército soviético se mostraron reacias a apoyar un proyecto con motivaciones políticas y escasa utilidad militar, pero tanto Korolev como Chelomei impulsaron una misión lunar. Entre 1961 y 1964, se aceptó la propuesta menos ambiciosa de Chelomei, y el desarrollo de sus misiles UR-500 y LK-1 recibió una prioridad relativamente alta.

Valentin Glushko , quien por entonces ostentaba un casi monopolio en el diseño de motores de cohete en la Unión Soviética, propuso el motor RD-270, que utilizaba propelentes de dimetilhidrazina asimétrica (UDMH) y tetróxido de nitrógeno ( _{N₂O₄ )} para impulsar el nuevo diseño ampliado N1. Estos propelentes hipergólicos se encienden al contacto, lo que reduce la complejidad del motor, y se utilizaban ampliamente en los motores existentes de Glushko en varios misiles balísticos intercontinentales (ICBM) . El ciclo de combustión escalonada de flujo completo del RD-270 se encontraba en _fase de pruebas antes de la cancelación del programa, logrando un impulso específico mayor que el ciclo de generador de gas Rocketdyne F-1, a pesar del uso de propelentes UDMH/N₂O₄ _con un impulso potencial menor. El motor F-1 llevaba cinco años en desarrollo en ese momento y aún presentaba problemas de estabilidad de la combustión. Rocketdyne finalmente resolvió los problemas de inestabilidad del F-1 agregando divisores de cobre como deflectores, ^{[ 17 ]} pero el RD-270 aún tenía problemas de inestabilidad sin resolver cuando el programa N1 fue cancelado en 1974, mucho después de que se resolvieran los problemas del F-1. ^{[ 18 ]}

Glushko señaló que el Titan II GLV estadounidense había realizado vuelos tripulados con éxito utilizando propelentes hipergólicos similares. Korolev opinaba que la naturaleza tóxica de los combustibles y sus gases de escape representaban un riesgo para la seguridad de los vuelos espaciales tripulados, y que el queroseno/LOX era una mejor solución. El desacuerdo entre Korolev y Glushko sobre la cuestión de los combustibles se convirtió finalmente en un problema importante que obstaculizó el progreso. ^{[ 19 ] [ 20 ]}

Los problemas personales entre ambos influyeron en la situación: Korolev responsabilizaba a Glushko de su encarcelamiento en el Gulag de Kolyma en la década de 1930, mientras que Glushko consideraba a Korolev arrogante y autoritario en asuntos que escapaban a su competencia. Esta diferencia de opiniones provocó un distanciamiento entre Korolev y Glushko. En 1962, se nombró un comité para resolver la disputa, el cual falló a favor de Korolev. Glushko se negó rotundamente a trabajar en motores de oxígeno líquido/queroseno y, en general, con Korolev. Finalmente, Korolev desistió y decidió recurrir a Nikolai Kuznetsov , diseñador del motor a reacción OKB-276 , mientras que Glushko se asoció con otros diseñadores de cohetes para construir los exitosos cohetes Proton , Zenit y, posteriormente , Energia .

Kuznetsov, con escasa experiencia en el diseño de cohetes, propuso el NK-15 , un motor relativamente pequeño que se suministraría en varias versiones optimizadas para diferentes altitudes. Para lograr el empuje necesario, se planteó el uso de 30 NK-15 en una configuración agrupada. Un anillo exterior de 24 motores y un anillo interior de seis estarían separados por un espacio de aire, con el flujo de aire suministrado a través de tomas cerca de la parte superior del propulsor. El aire se mezclaría con los gases de escape para proporcionar cierto grado de aumento de empuje , así como refrigeración del motor. La disposición de 30 toberas de motor de cohete en la primera etapa del N1 podría haber sido un intento de crear una versión rudimentaria de un sistema de motor aerospike toroidal ; también se estudiaron motores aerospike más convencionales.

Korolev propuso un cohete N1 de mayor tamaño combinado con el nuevo paquete lunar L3, basado en la Soyuz 7K-L3 . Las etapas combinadas del cohete L3, la Soyuz modificada y el nuevo módulo de aterrizaje lunar LK serían lanzados por un único N1 para realizar un alunizaje. Chelomei respondió con un vehículo agrupado derivado del UR-500, coronado por la nave espacial LK-1 , que ya estaba en desarrollo, y un módulo de aterrizaje diseñado por su oficina. La propuesta de Korolev fue seleccionada como ganadora en agosto de 1964, pero se le indicó a Chelomei que continuara con su trabajo circumlunar UR-500/LK-1.

Cuando Khrushchev fue derrocado a finales de 1964, las luchas internas entre los dos equipos se reanudaron. En octubre de 1965, el gobierno soviético ordenó un compromiso: la misión circumlunar se lanzaría a bordo del UR-500 de Chelomei utilizando la nave Soyuz 7K-L1 de Korolev , también conocida como Zond (literalmente "sonda"), con el objetivo de lanzarla en 1967, el 50 aniversario de la Revolución Bolchevique . Mientras tanto, Korolev continuaría con su propuesta original N1-L3. Korolev había ganado claramente la discusión, pero el trabajo en el LK-1 continuó de todos modos, al igual que el de la Zond.

Korolev presionó en 1964 para que se realizara una misión circunlunar tripulada, que en un principio fue rechazada, pero que finalmente se aprobó con la resolución del Comité Central del 3 de agosto de 1964 titulada "Sobre el trabajo relacionado con el estudio de la Luna y el espacio exterior", con el objetivo de llevar a un cosmonauta a la Luna en 1967 o 1968. ^{[ 20 ]}

En enero de 1966, Korolev falleció debido a complicaciones de una cirugía para extirpar pólipos intestinales, en la que también se descubrió un gran tumor. ^{[ 21 ]} Su trabajo en el N1-L3 fue asumido por su adjunto, Vasily Mishin , quien no poseía la astucia ni la influencia política de Korolev, y tenía fama de ser un bebedor empedernido. Tras varios años de contratiempos y cuatro lanzamientos fallidos, en mayo de 1974 Mishin fue despedido y reemplazado por Glushko, quien ordenó de inmediato la cancelación del programa N1 y de la misión lunar tripulada en general, a pesar de la afirmación de Mishin de que el cohete estaría plenamente operativo en menos de dos años. ^{[ 22 ]}

• N1 1L – modelo de prueba dinámico a escala real, cada etapa se probó dinámicamente de forma individual; la pila N1 completa solo se probó a escala 1/4. ^{[ 23 ]}
• N1 2L (1M1) – Vehículo de prueba y entrenamiento logístico de sistemas de instalaciones (FSLT & TV); dos primeras etapas pintadas de gris, tercera etapa gris-blanco y L3 blanca. ^{[ 24 ]}
• N1 3L – primer lanzamiento , incendio del motor, explotó a 12  km. ^{[ 25 ]}
• N1 4L – El tanque de LOX del Bloque A desarrolló grietas; nunca se lanzó, las piezas del Bloque A se utilizaron para otros lanzadores; el resto de la estructura del fuselaje se desguazó. ^{[ 23 ]}
• N1 5L – segundo lanzamiento , parcialmente pintado de gris; primer lanzamiento nocturno, falla de lanzamiento demolió la plataforma 110 Este . ^{[ 25 ]}
• N1 6L – tercer lanzamiento , realizado desde la segunda plataforma 110 Oeste, control de alabeo deficiente, destruido después de 51 s. ^{[ 25 ]}
• N1 7L – cuarto lanzamiento , completamente blanco, el apagado del motor a 40 kilómetros (22 millas náuticas) provocó golpes en la línea de propulsión , rompiendo el sistema de combustible. ^{[ 25 ]} 
• N1 8L y 9L: N1F listos para volar con motores NK-33 mejorados en el Bloque A, desguazados cuando se canceló el programa. ^{[ 25 ] [ 23 ]}
• N1 10L – incompleto, desguazado junto con 8L y 9L. ^{[ 23 ]}

Mishin continuó con el proyecto N1F tras la cancelación de los planes para un alunizaje tripulado, con la esperanza de que el cohete propulsor se utilizara para construir la base lunar Zvezda . El programa se canceló en 1974, cuando Glushko reemplazó a Mishin. En ese momento, se estaban preparando dos cohetes N1F para su lanzamiento, pero estos planes fueron cancelados.

Los dos cohetes N1F listos para el vuelo fueron desguazados y sus restos aún se podían encontrar en los alrededores de Baikonur años después, utilizados como refugios y almacenes. Los propulsores fueron desmantelados deliberadamente para encubrir los fallidos intentos de la URSS por llegar a la Luna, que se presentaron públicamente como un proyecto teórico para engañar a Estados Unidos y hacerles creer que existía una carrera espacial. Esta tapadera se mantuvo hasta la perestroika , cuando el resto del hardware se exhibió públicamente.

El programa fue seguido por el concepto "Vulkan" para un enorme vehículo de lanzamiento que utilizaba propelentes Syntin / LOX , posteriormente reemplazados por LH2 / LOX en la segunda y tercera etapas. "Vulkan" fue reemplazado por el programa Energia / Buran en 1976. ^{[ 26 ] [ 27 ]}

Aproximadamente 150 de los motores mejorados para el N1F se salvaron de la destrucción. Si bien el cohete en su conjunto era poco fiable, los motores NK-33 y NK-43 son robustos y fiables cuando se utilizan como unidad independiente. A mediados de la década de 1990, Rusia vendió 36 motores a 1,1 millones de dólares cada uno y una licencia para la producción de nuevos motores a la empresa estadounidense Aerojet General . ^{[ 28 ]}

La empresa estadounidense Kistler Aerospace trabajó en la incorporación de estos motores a un nuevo diseño de cohete con la intención de ofrecer servicios de lanzamiento comerciales, pero finalmente quebró antes de realizar un solo lanzamiento. Aerojet también modificó el NK-33 para incorporar la capacidad de control de vector de empuje para el vehículo de lanzamiento Antares de Orbital Science . Antares utilizó dos de estos motores AJ-26 modificados para la propulsión de la primera etapa. Los primeros cuatro lanzamientos del Antares fueron exitosos, pero en el quinto lanzamiento el cohete explotó poco después del despegue. El análisis preliminar de fallas realizado por Orbital apuntó a una posible falla de la turbobomba en uno de los motores NK-33/AJ-26. Dados los problemas previos de Aerojet con el motor NK-33/AJ-26 durante el programa de modificación y pruebas (dos fallas de motor en pruebas estáticas, una de las cuales causó daños importantes al banco de pruebas) y la posterior falla en vuelo, Orbital decidió que el NK-33/AJ-26 no era lo suficientemente confiable para su uso futuro. ^{[ 29 ]}

En Rusia, los motores N1 no se volvieron a utilizar hasta 2004, cuando los aproximadamente 70 motores restantes se incorporaron a un nuevo diseño de cohete, el Soyuz 3. ^{[ 30 ] [ 31 ]} A partir de 2005El proyecto se congeló por falta de financiación. En su lugar, el NK-33 se incorporó a la primera etapa de una variante ligera del cohete Soyuz , que se lanzó por primera vez el 28 de diciembre de 2013. ^{[ 32 ]}

La primera etapa, Bloque A , estaba propulsada por 30 motores NK-15 dispuestos en dos anillos: el anillo principal de 24 motores en el borde exterior del propulsor y el sistema de propulsión central compuesto por los 6 motores interiores a aproximadamente la mitad de su diámetro. ^{[ 34 ]} El sistema de control se basaba principalmente en la regulación diferencial de la potencia de los motores del anillo exterior para el cabeceo y la guiñada. El sistema de propulsión central no se utilizaba para el control. ^{[ 35 ]} El Bloque A también incluía cuatro aletas de rejilla , que posteriormente se utilizaron en diseños de misiles aire-aire soviéticos . El Bloque A tenía un tiempo de combustión previsto de 125 segundos. La etapa en sí tenía una masa en seco de 180,8 toneladas. ^{[ 36 ]}

En total, el Bloque A produjo 45.400 kN (10.200.000 lbf) de empuje ^{[ 37 ] : 199 [ 38 ] [ 39 ]} superando hasta ahora los 33.700 kN (7.600.000 lbf) de empuje del Saturno V, ^{[ 40 ]} y el récord se mantendría durante más de medio siglo, hasta que el SpaceX Super Heavy lo superó en 2023. ^{[ 41 ]}    

La segunda etapa, Bloque B , estaba propulsada por ocho motores NK-15V dispuestos en un solo anillo. La única diferencia importante entre el NK-15 y el NK-15V radicaba en la tobera del motor y en diversos ajustes para el arranque en el aire y el rendimiento a gran altitud. El N1F Bloque B sustituyó los motores NK-15 por motores NK-43 mejorados . El Bloque B tenía un tiempo de combustión previsto de 120 segundos. Su masa en seco era de 52,2 toneladas. ^{[ 48 ]}

El bloque B podía soportar la parada de un par de motores opuestos (6/8 motores). ^{[ 37 ] : 294}

La etapa superior, Bloque V ( siendo B / V la tercera letra del alfabeto ruso ), montaba cuatro motores NK-21 más pequeños en una disposición cuadrada. El Bloque V del N1F sustituyó los motores NK-21 por motores NK-31. El Bloque V tenía un tiempo de combustión previsto de 370 segundos. La etapa tenía una masa en seco de 13,7 toneladas. ^{[ 49 ]}

El bloque V podría funcionar con un motor apagado y tres funcionando correctamente. ^{[ 37 ] : 294}

El N-1 se ensambló horizontalmente, luego se trasladó en un transportador a la plataforma de lanzamiento y se erigió. En la plataforma había una torre/pórtico de servicio con conexiones umbilicales para el repostaje de combustible líquido. ^{[ 50 ]}

El complejo sistema de tuberías necesario para alimentar de combustible y oxidante a la disposición compacta de los motores del cohete era frágil y un factor determinante en dos de los cuatro fallos de lanzamiento. A diferencia del Complejo de Lanzamiento 39 del Centro Espacial Kennedy , el Cosmódromo de Baikonur del N1 no era accesible mediante barcazas pesadas. Para permitir el transporte por ferrocarril, todas las etapas debían enviarse por piezas y ensamblarse en la plataforma de lanzamiento. Esto generó dificultades en las pruebas, lo que contribuyó al fracaso del N1.

Los motores NK-15 tenían varias válvulas que se activaban mediante pirotecnia en lugar de medios hidráulicos o mecánicos, siendo esta una medida para ahorrar peso. Una vez cerradas, las válvulas no podían volver a abrirse. ^{[ 37 ] : 304} Esto significaba que los motores del Bloque A solo se probaban individualmente y el conjunto completo de 30 motores nunca se probaba estáticamente como una unidad. Sergei Khrushchev declaró que solo se probaban dos de cada lote de seis motores, y no las unidades realmente destinadas a usarse en el propulsor. Como resultado, los complejos y destructivos modos de vibración (que destrozaban las líneas de propulsor y las turbinas), así como los problemas de la columna de escape y la dinámica de fluidos (que causaban balanceo del vehículo, cavitación por vacío y otros problemas), en el Bloque A no se descubrieron ni se resolvieron antes del vuelo. ^{[ 51 ]} Los Bloques B y V se probaron estáticamente como unidades completas.

Mientras se buscaban formas de mejorar el rendimiento, se investigó la viabilidad de utilizar la primera etapa (Bloque A) como aerospike. Para ello, se reducirían los 30 motores NK-15F iniciales a 24 alrededor del borde, dejando el centro libre para canalizar aire y formar un aerospike pasivo de toda la primera etapa. El objetivo era lograr un mejor rendimiento a nivel del mar. Otros conceptos plantearon la eliminación total de los NK-15F y su sustitución por una cámara de combustión anular . Estos conceptos se descartaron, ya que las ganancias de rendimiento calculadas no compensaban la masa adicional ni la complejidad de los diferentes motores, además de que los seis motores centrales que formaban el sistema de propulsión principal eran necesarios para aumentar la carga útil N1 a LEO de 75 a 95 toneladas. ^{[ 25 ]}

Debido a sus dificultades técnicas y a la falta de financiación para una campaña de pruebas exhaustiva, el N1 nunca completó un vuelo de prueba. Se planificaron doce vuelos de prueba, pero solo se realizaron cuatro. Los cuatro lanzamientos no tripulados terminaron en fracaso antes de la separación de la primera etapa. El vuelo más largo duró 107 segundos, justo antes de la separación de la primera etapa. Dos lanzamientos de prueba tuvieron lugar en 1969, uno en 1971 y el último en 1972.

Con 105 metros (344 pies) , el N1-L3 era ligeramente más corto que el Saturno V del programa Apolo estadounidense ( 111 metros, 363 pies ). El N-1 tenía un diámetro total menor, pero un diámetro máximo mayor ( 17 m/56 pies frente a 10 m/33 pies ). El N1 producía más empuje en cada una de sus tres primeras etapas que las etapas correspondientes del Saturno V. El N1-L3 producía más impulso total en sus cuatro primeras etapas que el Saturno V en sus tres primeras (véase la tabla a continuación).      

El N1 estaba destinado a colocar la carga útil L3 de aproximadamente 95 t (209 000 lb) en órbita terrestre baja , ^{[ 37 ] : 271} con la cuarta etapa incluida en el complejo L3 destinada a colocar 23,5 t (52 000 lb) en órbita translunar. En comparación, el Saturno V colocó la nave espacial Apolo de aproximadamente 45 t (100 000 lb) más aproximadamente 74,4 t (164 100 lb) de combustible restante en la tercera etapa S-IVB para inyección translunar en una órbita de estacionamiento terrestre similar.        

El N1 utilizó combustible para cohetes a base de queroseno en sus tres etapas principales, mientras que el Saturno V utilizó hidrógeno líquido para alimentar su segunda y tercera etapas, lo que resultó en una ventaja de rendimiento general debido al mayor impulso específico . El N1 también desperdició volumen de propulsor disponible al utilizar tanques de propulsor esféricos bajo una cubierta externa aproximadamente cónica, mientras que el Saturno V utilizó la mayor parte de su volumen de cubierta cilíndrica disponible para albergar tanques de hidrógeno y oxígeno en forma de cápsula, con mamparos comunes entre los tanques en la segunda ^{[ 52 ]} y tercera etapas. ^{[ 53 ]}

El N1-L3 solo habría podido convertir el 9,3% de su impulso total de tres etapas en momento de carga útil en órbita terrestre (en comparación con el 12,14% del Saturno V), y solo el 3,1% de su impulso total de cuatro etapas en momento de carga útil translunar, en comparación con el 6,2% del Saturno V.

El ensamblaje de los dos cohetes varió. Mientras que el Saturno V se ensamblaba verticalmente y se transportaba verticalmente sobre un vehículo oruga ^{[ 54 ]} , el N1 se transportaba a la plataforma de lanzamiento de forma diferente: se transportaba horizontalmente sobre un vehículo oruga y luego se elevaba verticalmente en la propia plataforma para su lanzamiento. Ambos métodos eran estándar en el programa espacial estadounidense y en el programa espacial soviético, respectivamente.

El Saturno V tampoco perdió nunca una carga útil en dos lanzamientos de desarrollo y once lanzamientos operativos, mientras que los cuatro intentos de lanzamiento de desarrollo del N1 resultaron en fallos catastróficos, con dos pérdidas de carga útil.

21 de febrero de 1969: número de serie 3L – Zond L1S-1 (modificación Soyuz 7K-L1S (Zond-M) de la nave espacial Soyuz 7K-L1 "Zond" ) para sobrevuelo de la Luna.

A los pocos segundos del lanzamiento, una sobretensión transitoria provocó que el KORD apagara el motor n.° 12. Tras esto, el KORD apagó el motor n.° 24 para mantener un empuje simétrico. A los 6 segundos del lanzamiento, la oscilación de rebote en el motor n.° 2 arrancó varios componentes de sus soportes y provocó una fuga de propelente. A los 25 segundos, nuevas vibraciones rompieron una línea de combustible y causaron que el RP-1 se derramara en la sección trasera del propulsor. Al entrar en contacto con el gas derramado, se inició un incendio. El fuego quemó el cableado de la fuente de alimentación, provocando un arco eléctrico que fue detectado por los sensores e interpretado por el KORD como un problema de presurización en las turbobombas. El KORD respondió emitiendo una orden general para apagar toda la primera etapa a los 68 segundos del lanzamiento. Esta señal también se transmitió a la segunda y tercera etapas, bloqueándolas e impidiendo que se enviara una orden manual desde tierra para arrancar sus motores. La telemetría también mostró que los generadores de energía del N-1 continuaron funcionando hasta el impacto con el suelo a los 183 segundos.

Los investigadores descubrieron los restos del cohete a 52 kilómetros (32 millas) de la plataforma de lanzamiento. Inicialmente, Vasily Mishin atribuyó la falla a los generadores, ya que no encontraba otra razón para que los 30 motores se apagaran simultáneamente. Sin embargo, esta hipótesis fue rápidamente desmentida por los datos de telemetría y la recuperación de los generadores del lugar del accidente. Estos se encontraban en buen estado y fueron enviados de regreso a la planta de Istra, donde fueron reacondicionados y funcionaron sin problemas durante las pruebas de laboratorio. El equipo de investigación no especuló sobre si la primera etapa, que seguía en funcionamiento, habría podido continuar el vuelo si el sistema KORD no la hubiera apagado.

Se descubrió que el KORD tenía varios fallos de diseño graves y una lógica mal programada. Un fallo imprevisto fue que su frecuencia de operación, 1000  Hz, coincidía perfectamente con la vibración generada por el sistema de propulsión, y se cree que la parada del Motor n.° 12 en el despegue fue causada por dispositivos pirotécnicos que abrieron una válvula, lo que produjo una oscilación de alta frecuencia que se propagó al cableado adyacente y que el KORD interpretó como una condición de sobrevelocidad en la turbobomba del motor. Se creía que el cableado del Motor n.° 12 era particularmente vulnerable a este efecto debido a su longitud; sin embargo, otros motores tenían un cableado similar y no se vieron afectados. Además, el voltaje de operación del sistema aumentó a 25 V en lugar de los 15 V nominales. El cableado de control se reubicó y se recubrió con asbesto para la protección contra incendios y se cambió la frecuencia de operación. ^{[ 56 ] [ 57 ]} El sistema de escape de lanzamiento se activó y funcionó correctamente, salvando la maqueta de la nave espacial. En todos los vuelos subsiguientes se instalaron extintores de freón junto a cada motor. ^{[ 58 ] [ 59 ]} Según Sergei Afanasiev , la lógica de la orden de apagar todo el grupo de 30 motores en el Bloque A fue incorrecta en ese caso, como reveló la investigación posterior. ^{[ 37 ] : 294 [ 60 ]}

Número de serie 5L – Zond L1S-2 para órbita lunar, sobrevuelos y fotografía de posibles lugares de aterrizaje tripulados.

El segundo vehículo N-1 fue lanzado el 3 de julio de 1969 y transportaba una nave espacial L1 Zond modificada y una torre de escape. Boris Chertok afirmó que también se transportaba un módulo lunar modelo de masa; sin embargo, la mayoría de las fuentes indican que solo las etapas L1S-2 y de propulsión estaban a bordo del N-1 5L. El lanzamiento tuvo lugar a las 23:18 hora de Moscú desde la plataforma de lanzamiento 110 Este . El vuelo duró solo unos instantes; tan pronto como superó la torre, hubo un destello de luz y se pudieron ver escombros cayendo de la parte inferior de la primera etapa. Todos los motores se apagaron instantáneamente excepto el motor n.° 18. Esto provocó que el N-1 se inclinara en un ángulo de 45 grados y cayera de nuevo sobre la plataforma. ^{[ 61 ]} Las casi 2300 toneladas de propelente a bordo desencadenaron una explosión masiva y una onda expansiva que destrozó ventanas en todo el complejo de lanzamiento y envió escombros volando hasta 10 kilómetros (6 millas) del centro de la explosión. Los equipos de lanzamiento fueron autorizados a salir media hora después del accidente y encontraron gotas de combustible sin quemar que aún caían del cielo. La mayor parte de la carga de propulsor del N-1 no se había consumido en el accidente, y la mayor parte de lo que se había quemado estaba en la primera etapa del cohete. Sin embargo, el peor escenario posible, la mezcla del combustible y el LOX para formar un gel explosivo, no se había producido. La investigación posterior reveló que hasta el 85% del propulsor a bordo del cohete no había detonado, reduciendo la fuerza de la explosión. ^{[ 62 ]} El sistema de escape de lanzamiento se activó en el momento de la parada del motor (T+15 segundos) y atrajo la cápsula L1S-2 a un lugar seguro a 2,0 kilómetros (1,2 millas) de distancia. El impacto con la plataforma se produjo a los T+23 segundos. El Complejo de Lanzamiento 110 Este quedó completamente arrasado por la explosión, con la plataforma de hormigón derrumbada y una de las torres de iluminación derribada y retorcida sobre sí misma. A pesar de la devastación, la mayoría de las cintas de telemetría se encontraron intactas entre los escombros y fueron examinadas.

Se descubrió que la turbobomba de LOX del motor n.° 8 había explotado justo antes del despegue. (La bomba fue recuperada de los escombros y se encontraron signos de fuego y fusión). La onda expansiva resultante cortó las líneas de propulsor circundantes y provocó un incendio por fuga de combustible. El fuego dañó varios componentes en la sección de empuje ^{[ 37 ] : 295,} lo que llevó a que los motores se apagaran gradualmente entre T+10 y T+12 segundos. El KORD apagó los motores n.° 7, n.° 19, n.° 20 y n.° 21 después de detectar presión y velocidades de bomba anormales. La telemetría no proporcionó ninguna explicación sobre qué apagó los demás motores. El motor n.° 18, que había provocado que el propulsor se inclinara más de 45 grados, continuó funcionando hasta el impacto, algo que los ingenieros nunca pudieron explicar satisfactoriamente.

No se pudo determinar con exactitud la causa de la explosión de la turbobomba n.° 8. Las teorías barajadas apuntaban a que un fragmento del sensor de presión se había desprendido y alojado en la bomba, o a que las palas del impulsor habían rozado contra la carcasa metálica, generando una chispa por fricción que había encendido el LOX. El motor n.° 8 había funcionado de forma errática antes de su parada, y un sensor de presión detectó una fuerza descomunal en la bomba. Vasily Mishin creía que el rotor de la bomba se había desintegrado, pero Kuznetsov argumentó que los motores NK-15 eran totalmente inocentes, y Mishin, quien había defendido el uso de los motores de Kuznetsov dos años antes, no podía rebatirlo públicamente. Kuznetsov logró que el comité de investigación posterior al vuelo dictaminara que la causa del fallo del motor fue la ingestión de residuos extraños. Tras este vuelo, se instalaron filtros de combustible en los modelos posteriores. ^{[ 59 ]} Vladimir Barmin, director jefe de las instalaciones de lanzamiento en Baikonur, también argumentó que el KORD debería bloquearse durante los primeros 15-20 segundos de vuelo para evitar que se emitiera una orden de apagado hasta que el propulsor hubiera abandonado el área de la plataforma. ^{[ 63 ] [ 64 ]} El complejo destruido fue fotografiado por satélites estadounidenses, revelando al mundo occidental que la Unión Soviética había estado construyendo un cohete lunar. ^{[ 59 ]} Se tardaron 18 meses en reconstruir la plataforma de lanzamiento y se retrasaron los lanzamientos. La explosión había sido visible esa noche a 35 kilómetros (22 millas) de distancia en Leninsk (véase Tyuratam ). ^{[ 65 ]}

26 de junio de 1971: número de serie 6L - Soyuz 7K-LOK ficticio ( Soyuz 7K-L1E No.1) y módulo-nave espacial LK ficticio

Poco después del despegue, debido a remolinos y contracorrientes inesperadas en la base del Bloque A (la primera etapa), el N-1 experimentó un balanceo incontrolado que superó la capacidad del sistema de control para compensarlo. La computadora KORD detectó una situación anómala y envió una orden de apagado a la primera etapa, pero como se mencionó anteriormente, el programa de guiado se había modificado para evitar que esto sucediera hasta 50 segundos después del lanzamiento. El balanceo, que inicialmente era de 6° por segundo, comenzó a acelerarse rápidamente. A los 39 segundos, el propulsor giraba a casi 40° por segundo, lo que provocó que el sistema de guiado inercial entrara en bloqueo de cardán y, a los 48 segundos, el vehículo se desintegró debido a las cargas estructurales. La estructura entre la segunda y la tercera etapa se retorció y esta última se separó del conjunto y, a los 50 segundos, se desbloqueó la orden de corte a la primera etapa y los motores se apagaron inmediatamente. Las etapas superiores impactaron a unos 7 kilómetros (4 millas) del complejo de lanzamiento. A pesar del apagado del motor, la primera y la segunda etapa aún tenían suficiente impulso para viajar cierta distancia antes de caer a tierra a unos 15 kilómetros (9 millas) del complejo de lanzamiento y abrir un cráter de 15 metros de profundidad (50 pies) en la estepa. ^{[ 37 ] : 298} Este N1 tenía etapas superiores simuladas sin el sistema de rescate. ^{[ 59 ] [ 66 ]}

El siguiente y último vehículo contaría con un sistema de estabilización mucho más potente con motores dedicados (en las versiones anteriores, la estabilización se realizaba dirigiendo los gases de escape de los motores principales). El sistema de control del motor también se rediseñaría, aumentando el número de sensores de 700 a 13 000. ^{[ 59 ] [ 66 ]}

23 de noviembre de 1972: número de serie 7L: Soyuz 7K-LOK normal (Soyuz 7K-LOK No.1) y nave espacial con módulo LK ficticio para sobrevuelo a la Luna ^{[ 67 ]}

El arranque y el despegue transcurrieron sin problemas. A los T+90 segundos, se realizó una parada programada del sistema de propulsión central (los seis motores centrales) para reducir la tensión estructural en el propulsor . Debido a las cargas dinámicas excesivas causadas por una onda de choque hidráulica cuando los seis motores se apagaron abruptamente, las líneas que alimentaban combustible y oxidante al sistema de propulsión central estallaron y se inició un incendio en la cola del propulsor; además, el motor n.° 4 explotó. Como se esperaba, KORD apagó todos los motores y, según Chertok, KORD se comportó como se esperaba durante todo el vuelo y durante la falla. ^{[ 35 ] : 442} La primera etapa se desintegró a partir de los T+107 segundos y todos los datos de telemetría cesaron a los T+110 segundos. El sistema de escape de lanzamiento se activó y llevó al Soyuz 7K-LOK a un lugar seguro. Las etapas superiores fueron eyectadas del conjunto y se estrellaron en la estepa. Una investigación reveló que la parada abrupta de los motores provocó fluctuaciones en las columnas de fluido de las tuberías de alimentación, que se rompieron y derramaron combustible y oxidante sobre los motores apagados, pero aún calientes. También se sospechó de una falla en la turbobomba del motor n.° 4. Se creía que el lanzamiento podría haberse salvado si los controladores terrestres hubieran enviado una orden manual para desechar la primera etapa y comenzar el encendido de la segunda etapa antes, ya que la etapa falló solo 15 segundos antes de que se separara a T+125 segundos y había alcanzado el tiempo de combustión nominal de 110 segundos según el ciclograma. ^{[ 68 ] [ 37 ] : 300 [ 47 ]}

El vehículo con número de serie 8L fue preparado para agosto de 1974. Incluía una Soyuz 7K-LOK estándar y un módulo espacial LK estándar del complejo de expedición lunar L3. Su propósito era realizar un sobrevuelo lunar y un aterrizaje no tripulado como preparación para una futura misión tripulada. Dado que el programa N1-L3 fue cancelado en mayo de 1974, este lanzamiento nunca se llevó a cabo. ^{[ 69 ] [ 70 ]}