1969年2月20日，天气异常寒冷，导致发射推迟；即使是苏联最大的火箭也未能幸免于哈萨克斯坦严酷的冬季。次日，天气转暖，下午3:18，巨大的N-1火箭首次升空。第一级30台发动机提供的联合推力震撼大地，从火箭底部喷涌而出的火焰令无数为该火箭的诞生付出多年心血的人们惊叹不已。然而，仅仅70秒后，所有30台发动机全部关闭。惯性使N-1飞到约17英里高，然后被引力带回地球。作为其有效载荷的改装型月球探测器通过逃逸系统分离，飞离发射台约21英里。火箭的其余部分则坠落在更远约10英里处。不到两分钟，苏联试图超越美国登陆月球的最后一次英勇尝试，化为了一堆扭曲烧焦的金属。
巨型助推器的起源
与许多航天时代的宏大项目一样，N-1火箭的根源可以追溯到Sputnik（斯普特尼克号）发射之前。与20世纪50年代中期美国的情况类似，苏联的科学家和规划者也开始将目光投向太空。1954年，一个正在考虑中的任务是载人飞掠火星或金星，这比着陆任务要简单，但现有R-7火箭无法完成。要到达我们的行星邻居，苏联需要更大的东西。
这种需求促使在1957年7月向军事和研究机构的设计局负责人提出了一系列提案，其中之一是一种重型星际火箭，名为TMK，是俄语“重型星际飞船”的音译。最终，建造这种火箭的任务落到了航天技术研究所下属的NII-88研究中心的OKB-1设计局。作为OKB-1的首席设计师和负责人，该项目具体由谢尔盖·科罗廖夫负责。
火星/金星飞掠任务的参数决定了火箭的具体要求。任务规划者认为，这些任务所需的最小载荷为75吨。其中只有15吨是星际飞船本身；其余60吨是火箭的质量。别忘了：火箭必须能够将自身连同有效载荷一起从地球送往太空。
拥有如此强大起飞能力的火箭需要强大的发动机，于是科罗廖夫找到了在大型火箭方面经验最丰富的瓦伦丁·格鲁什科，他是OKB-456设计局的负责人。格鲁什科提出了一个方案，在第一级发动机中使用硝酸和UDMH，但科罗廖夫坚决拒绝。他不想因为使用有毒化学品而进一步复杂化本已极具挑战性的N-1项目。格鲁什科态度坚决，这种在发动机上的分歧开始了他与工程师及其设计局之间长期存在的冲突，也开始了格鲁什科阻止N-1飞行的行动。
在格鲁什科退出后，科罗廖夫转而与尼古拉·库兹涅佐夫领导的OKB-276合作，开发N-1的发动机。库兹涅佐夫没有格鲁什科在大发动机方面的经验，所以他的解决方案很粗糙：通过使用更多的小型发动机来获得所需的动力。这个方案得到了科罗廖夫的认可，N-1项目也开始从概念走向现实的漫长过程。
从金星到月球
科罗廖夫的巨型助推器项目稳步推进，直到1964年，一项奇怪的苏联决定突然颠覆了多年的工作。在太空竞赛的这一阶段，苏联一直处于领先地位——它发射了第一颗卫星、第一只动物、第一位进入轨道的宇航员、第一位女性，并完成了首次太空行走。但美国正凭借“双子座计划”的承诺开始迎头赶上，而“阿波罗计划”（比喻意义上）已在奔向月球的途中。NASA实际上是在与自己赛跑登月。然而，在8月3日，苏联决定接受美国在十年内登陆月球的挑战。在美国正式启动月球着陆计划三年后，苏联领导层批准了自己的计划。
为了避免N-1因这一新目标而被取消，OKB-1提出了一个使用该火箭登陆月球的方案，而不是建造新火箭。该方案最终被接受，1965年，让宇航员在比美国人更早登陆月球的重担落在了科罗廖夫和他的N-1身上。
但是，有一个问题。N-1火箭足够强大，可以执行火星或金星飞掠任务，但它无法执行月球着陆任务。着陆任务比飞掠任务更重，尤其是对付自由返回轨道任务。对于飞掠任务，您不需要携带用于轨道插入燃烧、地月转移燃烧的燃料，当然也不需要带有自己复杂生命支持和推进系统的着陆器。但这些都是月球着陆任务绝对必需的。
因此，N-1从设计上来说是一款糟糕的月球火箭。可以对比一下土星5号，它为阿波罗计划的月球轨道交会任务架构进行了优化。土星5号可以将130吨的载荷送入近地轨道，足以满足阿波罗计划的长期任务，即携带漫游车登陆月球。而N-1的载荷限制为75吨。
这使得科罗廖夫的设计局面临选择：要么通过多次发射将月球探测器组装在轨道上，要么提高N-1的功率。他们选择了后者，以避免因发射失败而丢失任务。解决方案是降低煤油的温度，过冷液氧，以便在现有油箱中储存更多，升级所有火箭发动机，并在第一级增加六台发动机。为了到达月球，N-1的第一级将由30台发动机提供动力，但它仍然只能将95吨的载荷送入轨道。
**N-1的结构**
在做出这一决定后，N-1的最终布局也随之形成。堆栈的底部是Block A，第一级由30台发动机提供动力，所有发动机都由一个名为KORD的系统管理。这是一个实时诊断系统，监控所有发动机的关键参数，并且当发动机出现灾难性故障的迹象时，它能够决定关闭单个发动机。这利用了拥有30台发动机的火箭的冗余性；失去一到两台发动机并不会完全导致发射失败。其他的发动机可以进行补偿。
但是，发射不仅仅需要动力。火箭在飞行中还需要被引导。N-1的俯仰和偏航控制是通过差动推力实现的。N-1没有采用复杂的重型发动机摆动系统，而是利用差动推力；火箭一侧的推力减小可以使其向期望的飞行方向倾斜。滚转控制则来自于主发动机簇外部的六个小型喷嘴，它们可以摆动以围绕火箭的垂直轴移动。与土星5号一样，N-1也是多级火箭。Block A上方还有两个级。第二级是Block B，由八台发动机提供动力。Block V是第三级，由四台发动机提供动力。
Block V的顶部是有效载荷，对于月球任务，它是一个由四部分组成的L-3复合体。Block G位于Block V正上方，这是将乘组送往月球的月球注入级。其上方是Block D，该级将执行任何中途轨道修正燃烧、月球轨道插入燃烧以及启动乘组下降到月球表面的燃烧。然后是两艘航天器，Block I LOK月球轨道器和Block E LK月球着陆器。
离开地球
1966年科罗廖夫去世后，N1-L3项目移交给了他的继任者瓦西里·米申，在新领导下，火箭为首次飞行做好了准备。一项指令要求N-1在1967年下半年飞行，以跟上美国人的步伐，但这被证明是不可能的。火箭最终于1968年5月竖立在发射台上，到1969年2月一切都已准备就绪。此时“阿波罗8号”已经绕月飞行，但NASA在尝试着陆之前还有很长的路要走。人们希望，如果第一次N-1发射顺利，苏联仍有可能超越美国。
N1-3L——第三枚N-1火箭（不要与月球探测器L-3混淆）——于1969年2月21日下午3:18升空。在T+70秒时，所有发动机都关闭了，不到一分钟，它就变成了地面的燃烧残骸。
初步数据显示，12号和24号发动机已关闭，而不是像预期的那样更长时间地运转以进行补偿，而是剩余的28台发动机都提前关闭了。调查深入到KORD系统。结果发现，电磁干扰表现为KORD发出错误的指令关闭12号发动机，触发关闭其对称的24号发动机以保持对称。随着火箭飞得越来越高，振动剥落了涡轮泵中的一个气体压力测量管，并弄断了2号发动机中的一个燃油压力管。这使得炽热的煤油流入火箭底部，导致3、21、22、23和14号发动机的温度升高。火灾烧毁了电源线上的绝缘层。KORD将此解读为涡轮泵中的脉冲，从而发出了关闭所有发动机的指令。信号向上传播，导致Block B和Block V中的发动机也冻结。
找到问题的根源并不意味着它容易修复。KORD的设计者承认，火灾可能导致KORD发送错误的指令，而且这不是一个容易修复的问题。这个团队最终被告知保守这个秘密，因为苏联急于在美军登陆月球前准备好第二枚N-1。
第二次失败
1969年7月4日凌晨2:18，第二枚N-1火箭离开了地球。为了避免第二次过早关闭发动机，KORD的导线覆盖了新的隔热层，传输线之间也进行了隔离，以防止错误的信号。每个发动机还增加了更多的传感器，为工程师和KORD提供了更多的数据点来读取。
火箭开始上升，但仅仅10.5秒后，就能看到明亮的碎片从尾部区域落下。火箭似乎悬停了一下，然后倾斜，接着又跌回发射台并坍塌，引发了一系列爆炸，将整个区域笼罩在火焰中。这是苏联项目遭遇过的最大的一次发射台事故，令人难以置信的是，无人死亡。
事故调查研究了遥测数据、照片和胶片，发现Block A的30台发动机在火箭仍在发射台时全部处于工作状态。然后，在起飞前不久，为8号发动机供应液氧的涡轮泵爆炸了。其他发动机继续工作，但在距离发射台仅650英尺时，发动机开始关闭。在12秒内，除18号发动机外，所有发动机都已关闭，而这台孤零零的发动机将火箭推向侧面，使其几乎横向撞击，增加了其破坏力。
似乎8号发动机涡轮泵中的碎片是问题的根源。它引起了爆炸，爆炸的冲击力切断了其他发动机的进料管并引发了火灾。这向KORD发送了一个信号，表明7、19、20和21号发动机的压力和涡轮泵转速过高，KORD关闭了它们，随后也关闭了其他发动机，除了18号。碎片、氧气传感器的问题以及KORD发出的错误信号导致了又一枚N-1的坠毁。
失去的月球
当苏联航天项目在第二次N-1灾难的字面意义和比喻意义上收拾残局时，“阿波罗11号”成功登陆月球。那枚从星际计划中被剥离并被迫投入月球任务的火箭，现在已没有用途。但该项目并未被取消。进行了修改，国家领导层下令准备发射另一枚N-1。
两年多后，第三枚N-1火箭于1971年6月27日离开发射台。这次发射比以往任何一次都好，但很快出现了横滚稳定问题。这给火箭带来了强大的扭矩，损坏并最终摧毁了Block B。然后，在T-51秒时，KORD向所有30台第一级发动机发出了关闭信号。火箭在空中解体并坠落到地面。N-1的最后一次飞行是在1972年11月23日。在最初的77秒内，火箭的表现实际上符合设计。当它飞得比之前任何一枚都远时，KORD在T+90秒时按时关闭了中间的六台发动机。但十四秒后，Block A的尾部发生了一次爆炸，任务就此结束。
这是N-1项目的最后辉煌。经过十多年的发展和八年作为月球着陆计划的优先地位，N-1巨型助推器最终于1974年被苏联共产党中央委员会法令取消。
SpaceX的现代化身
SpaceX最近宣布了一项大胆的计划，将100名人类送往火星建立殖民地，用于发射这项庞大任务的火箭与N-1有着惊人的相似之处。主要体现在驱动其第一级的发动机数量上。SpaceX的星际运输系统——这正是N-1最初的设计初衷——其第一级拥有42台发动机。核心是七台万向节发动机，周围环绕着中间一层14台固定发动机，再外层是21台固定发动机。
显然，它们并不完全相同。内部发动机的万向节是N-1无法做到的，而且这款火箭设计用于将更多的质量送入近地轨道——606吨，而N-1为95吨，土星5号为130吨。并且，如此多发动机的冗余性也值得一提。拥有42台发动机，火箭即使损失一两台，也不会严重影响其发射；其他的发动机可以燃烧更长时间来补偿。
但是，从N-1吸取的教训是：拥有42台发动机意味着有42个复杂的系统，其中一个小小的失误就可能导致整个级解体。SpaceX显然不会使用过时的苏联KORD系统来管理所有发动机的反馈。所以我们只能希望——尤其是对第一批任务的100名志愿者而言！——他们能找到一种更成功的方式来管理如此多台发动机同时工作的数据。因为42台发动机给了故障太多发生的可能性，足以导致火箭坠毁。
来源：SpaceX；Asif Siddiqi著《与阿波罗的苏联太空竞赛》；NASA；Anatoly Zak著《俄罗斯的太空》；Russian Space Web。
