N1 (roket)
Sementara itu, OKB-52 pimpinan Chelomei mengusulkan misi alternatif yang tidak terlalu riskan. Chelomei mengusulkan beberapa misi mengelilingi bulan (tidak mendarat) yang menurutnya dapat mengalahkan AS. untuk itu ia mengusulkan booster baru, mengelompokkan tiga roket UR-200 (SS-10) untuk membuat satu booster besar, UR-500. Rencana ini dibatalkan ketika Glushko menawarkan Chelomei
RD-270, sehingga bisa menggunakan desain tunggal yang lebih sederhanadan juga dinamai UR-500. Ia mengusulkan agar desain pesawat yang sudah ada diadaptasi untuk misi mengelilingi bulan, yaitu LK-1 berawak satu. Chelomei merasa bahwa pengembangan UR-500/LK-1 memungkinkan pesawat itu membawa dua kosmonot.
Militer Soviet, khususnya Angkatan Rudal Strategis, sebenarnya malas mendukung proyek politis yang tidak ada nilai militernya, tetapi baik Korolev maupun Chelomei memaksakan adanya misi ke bulan. Untuk sementara, antara tahun 1961 dan 1964, proposal Chelomei yang tidak terlalu ambisius, dan pengembangan UR-500 dan LK-1 miliknya mendapat prioritas utama.
Sejak Proyek Gemini AS melampaui keunggulan Soviet dalam penjelajahan luar angkasa oleh manusia tahun 1966, Korolev berhasil membujuk Leonid Brezhnev untuk menjalankan rencana pendaratan di bulan mendahului AS. Untuk itu dibutuhkan booster yang jauh lebih besar.
Korolev mengajukan versi N1 yang lebih besar, digabung dengan modul bulan baru yang bernama L3. L3 menggabungkan mesin ke bulan, pesawat Soyuz yang diadaptasi (LOK) dan pendarat bulan LK yang baru dalam satu paket. Chelomei menjawab dengan wahana berbasis gabungan mesin UR-500, yang mengusung pesawat L1 yang tengah dikembangkan, dan pendarat desain sendiri. Proposal Korolev
terpilih sebagai pemenang pada Agustus 1964, sementara Chelomei diminta meneruskan proyek pengorbit bulannya, UR-500/L1.
Ketika Khrushchev disingkirkan akhir tahun 1964, pertengkaran kedua tim berlanjut. Bulan Oktober 1965, pemerintah Soviet memerintahkan kompromi; misi orbit bulan akan diluncurkan dengan roket UR-500 Chelomei dengan pesawat Soyuz Korolev sebagai ganti Zond rancangan sendiri, dengan target peluncuran 1967, bertepatan dengan peringatan 50 tahun Revolusi Bolshevik. Sementara Korolev dapat melanjutkan proposal N1-L3. Korolev jelas menang berdebat, tetapi toh proyek L1 dan Zond jalan terus.
Korolev meninggal tahun 1966 akibat komplikasi pasca operasi kecil, dan pekerjaan dilanjutkan wakilnya, Vasily Mishin. Mishin tidak punya kecakapan atau koneksi politik seperti Korolev, dan akhirnya mengakibatkan kegagalan N1 dan bahkan seluruh misi ke bulan.
N1 adalah roket yang sangat besar, tingginya 105 meter dengan ditambah muatan L3. N1-L3 terdiri dari lima tingkat: Tiga yang pertama (N1) untuk masuk ke orbit bumi rendah, dan dua lagi (L3) untuk injeksi trans-lunar dan masuk ke orbit bulan. Dengan muatan dan bahan bakar penuh, N1-L3 berbobot 2750 ton. Tiga tingkat terbawah berbentuk seperti corong terbalik dengan lebar 17
meter di dasarnya, sementara bagian L3 berbentuk silindris dengan lebar 3.5 meter. Bentuk mengerucut pada tingkatan bawah itu disebabkan susunan tangki bahan bakar di dalamnya, tangki kerosene bulat kecil di atas tangki oksigen cair yang lebih besar.
Tingkat pertama, Blok A, ditenagai 30 mesin NK-15 yang disusun dalam dua cincin, cincin luar dengan 24 mesin dan cincin dalam dengan 6 mesin. Mesin-mesin ini adalah mesin dengan siklus pembakaran bertahap yang pertama. Sistem kendalinya menggunakan diferensiasi gas buang pada mesin-mesin di cincin luar untuk berbelok dan berputar. Cincin dalam tidak digunakan untuk pengendalian. Blok A memiliki empat
sirip jala, yang kemudian digunakan dalam desain rudal udara-ke-udara Soviet. Total, Blok A menghasilkan gaya dorong 45.400 kN (10.200.000 lbf). Lebih besar dari Saturn V (33.700 kN (7.600.000 lbf)). Tetapi Saturn V menggunakan hidrogen cair yang memiliki impuls spesifik lebih tinggi untuk tingkat keda dan ketiga, sehingga mengurangi jumlah tingkatan yang dibutuhkan untuk injeksi trans-lunar, dan membuatnya lebih ringan.
Tingkat kedua, Blok B, ditenagai 8 mesin NK-15 V yang disusun dalam satu cincin. Perbedaan utama NK-15 dan-15 V adalah corong mesin dan setelan untuk ketinggian tinggi. Tingkat di atasnya, Blok V (/"V" adalah huruf ketiga dalam alfabet Rusia), berisi empat mesin kecil NK-21 yang disusun kotak.
Selama masa hidup N1, beberapa penyempurnaan direncanakan untuk menggantikan mesin rancangan aslinya. Tingkat pertama menggunakan adaptasi NK-15 yang bernama NK-33, tingkat kedua juga dimodifikasi menjadi NK-43, dan akhirnya tingkat ketiga menggunakan NK-31. N1 yang dimodifikasi ini dinamai N1F, tetapi tidak pernah meluncur sampai akhirnya proyek dibatalkan.
KORD (KOntrol' Raketnykh Dvigateley-"Kendali Mesin Roket"-Bahasa Rusia: онтрол ракетн двиателе) adalah sistem pengendali mesin otomatis untuk menyalakan, mengatur gas, mematikan dan mengawasi 30 mesin di Blok A (tingkat pertama). KORD mengatur diferensiasi semburan gas dari 24 mesin di cincin luar untuk kemudi belok dan berputar dan juga mematikan mesin yang rusak dan saling
berseberangan. Maksudnya untuk menetralkan momen dari mesin yang saling berseberangan di cincin luar sehingga gaya dorong tetap simetris. Blok A dapat berfungsi baik dengan dua pasang mesin mati (26/30 mesin), Blok B sepasang mesin mati (6/8 mesin) dan Blok V satu mesin mati (3/4 mesin). Sayangnya sistem KORD tidak beraksi pada proses yang muncul sangat cepat, seperti pompa turbo yang meledak pada
peluncuran 5 L. Karena kekurangan sistem KORD inilah sebuah komputer baru dikembangkan untuk peluncuran terakhir, wahana 7 L, yang disebut "S-530". Ini adalah sistem kontrol dan pemandu digital pertama dari Soviet. Sistem telemetri mengirim kembali data dengan kecepatan 9.6 Gb per detik melalui 320.000 saluran di 14 frekuensi. Perintah dapat dikirimkan kepada N1 yang tengah meluncur dengan kecepatan yang sama.
Dengan tinggi 105 meter, N1-L3 sedikit lebih pendek dan lebih langsing dari Apollo-Saturn V AS (111 meter), tetapi lebih lebar di dasarnya (17 m vs 10 m). N1 juga menghasilkan gaya dorong lebih besar pada masing-masing tingkatannya daripada Saturn V. Total impuls yang dihasilkan keempat tingkatan pertamanya juga lebih besar daripada ketiga tingkatan Saturn V (lihat tabel di bawah).
N1 dirancang untuk membawa muatan L3 seberat 95 ton ke orbit bumi rendah, sementara Saturn V membawa pesawat Apollo seberat 45 ton plus bahan bakar seberat 74.4 ton untuk injeksi trans-lunar, ke dalam orbit parkir bumi. Injeksi translunar muatan L3 seberat 23.5 ton dikerjakan tingkat keempat. N1-L3 hanya akan mampu mengubah 9.3% dari total impuls ketiga tingkatannya menjadi momentum orbit bumi (12.14% untuk Saturn V), dan hanya 3.1% dari total impuls tingkat keempatnya menjadi momentum trans-lunar, dibandingkan 6.2% untuk Saturn V.
N1-L3 hanya menggunakan propelan kerosene untuk semua tingkatan, sementara Saturn V menggunakan hidrogen cair untuk tingkat kedua dan ketiga, yang secara keseluruhan lebih unggul karena impuls spesifik yang lebih tinggi. N1 juga menyisakan banyak ruang mubazir karena menggunakan tangki bahan bakar berbentuk bulat di dalam badan yang agak mengerucut, sementara Saturn V menggunakan tangki hidrogen dan oksigen berbentuk kapsul di dalam badan berbentuk silinder.
Saturn V memiliki catatan keandalan yang tak tertandingi: ia tidak pernah kehilangan muatan dalam dua peluncuran uji coba dan sebelas peluncuran operasional, sementara keempat peluncuran uji coba N1 gagal semua, dan dua kali kehilangan muatan. Pipa-pipa yang sangat rumit dibutuhkan untuk menyalurkan bahan bakar dan oksigen ke dalam kumpulan mesin
roket tersebut. Hal ini menjadi sangat rentan, dan menjadi salah satu penyebab kegagalan peluncuran. Selain itu, kompleks peluncuran Baikonur tidak bisa dicapai dengan kapal tongkang yang berat. Supaya dapat diangkut lewat rel, ketiga tingkatan harus dibongkar dan dirakit ulang. Ke-30 mesin Blok A hanya pernah dites menyala sendiri-sendiri, tidak pernah sekaligus sebagai satu