Super těžká nosná raketa N-1 byla pro své velké rozměry (startovací hmotnost téměř 2500 tun, výška-110 metrů) přezdívána „carská raketa“, jakož i podle cílů, které si při práci na ní kladli. Raketa měla pomoci posílit obranyschopnost státu, propagovat vědecké a národní ekonomické programy a také meziplanetární lety s lidskou posádkou. Nicméně, stejně jako jejich slavní jmenovci - Tsar Bell a Tsar Cannon - tento designový produkt nebyl nikdy použit pro zamýšlený účel.
SSSR začal přemýšlet o vytvoření těžké super-rakety koncem padesátých let minulého století. V královské OKB-1 byly nahromaděny myšlenky a předpoklady jejího vývoje. Mezi možnosti patřilo použití konstrukční rezervy z rakety R-7, která vypustila první sovětské satelity, a dokonce i vývoj jaderného pohonného systému. Nakonec do roku 1962 zvolila odborná komise a později vedení země uspořádání s vertikální raketovou konstrukcí, které by mohlo na oběžnou dráhu vynést náklad o hmotnosti až 75 tun (hmotnost nákladu vyhozeného na Měsíc je 23 tun, na Mars - 15 tun). Současně bylo možné představit a vyvinout velké množství unikátních technologií - palubní počítač, nové metody svařování, mřížová křídla, nouzový záchranný systém pro astronauty a mnoho dalšího.
Původně měla raketa vynést těžkou orbitální stanici na oběžnou dráhu poblíž Země s následnou perspektivou sestavení TMK, těžké meziplanetární kosmické lodi pro lety na Mars a Venuši. Později však bylo učiněno opožděné rozhodnutí zařadit SSSR do „lunárního závodu“s doručením muže na měsíční povrch. Byl tedy zrychlen program pro vytvoření rakety N-1 a ve skutečnosti se proměnil v nosič pro expediční kosmickou loď LZ v komplexu N-1-LZ.
Před rozhodnutím o konečném uspořádání nosné rakety museli tvůrci vyhodnotit nejméně 60 různých možností, od víceblokových po monoblokové, a to paralelní i sekvenční dělení rakety na stupně. U každé z těchto možností byly provedeny relevantní komplexní analýzy výhod i nevýhod, včetně studie proveditelnosti projektu.
V průběhu předběžného výzkumu byli tvůrci nuceni opustit víceblokové schéma s paralelním dělením na etapy, přestože toto schéma již bylo testováno na R-7 a umožňovalo transport hotových prvků nosné rakety (pohonné systémy, tanky) ze závodu na kosmodrom po železnici … Raketa byla sestavena a zkontrolována na místě. Toto schéma bylo zamítnuto kvůli neoptimální kombinaci hmotnostních nákladů a dodatečného vodního, mechanického, pneumatického a elektrického spojení mezi raketovými bloky. V důsledku toho se do popředí zájmu dostalo monoblokové schéma, které zahrnovalo použití raketových motorů na kapalná paliva s předběžnými čerpadly, což umožnilo snížit tloušťku stěny (a tím i hmotnost) nádrží a také snížit tlak plnicího plynu.
Projekt rakety N-1 byl v mnoha ohledech neobvyklý, ale jeho hlavními charakteristickými rysy byly původní schéma s kulovými zavěšenými nádržemi a také nosný vnější plášť, který byl podpořen energetickou sadou (schéma letadla „semi-monococks“byl použit) a prstencové uspořádání raketových motorů na kapalná paliva v každém ze stupňů. Díky tomuto technickému řešení, aplikovanému na první stupeň rakety během startu a jeho výstupu, byl vzduch z okolní atmosféry vyfukován do vnitřního prostoru pod nádrží výfukovými tryskami LPRE. Výsledkem bylo zdání velmi velkého proudového motoru, který zahrnoval celou spodní část konstrukce 1. stupně. I bez přídavného spalování výfuku LPRE poskytovalo toto schéma raketě výrazné zvýšení tahu, čímž se zvýšila její celková účinnost.
Stupně rakety N-1 byly propojeny speciálními přechodovými vazníky, kterými mohly plyny naprosto volně proudit v případě horkého startu motorů dalších stupňů. Raketa byla řízena podél válcovacího kanálu pomocí řídících trysek, do kterých byl přiváděn plyn, vypouštěný tam po jednotkách turbočerpadla (TNA), podél hřišť a kursových kanálů, ovládání bylo prováděno pomocí nesouladu tahu protilehlé motory na kapalná paliva.
Vzhledem k nemožnosti přepravy stupňů super těžké rakety po železnici tvůrci navrhli, aby byl vnější plášť N-1 oddělitelný a aby jeho palivové nádrže byly vyráběny z přířezů plechu („okvětních lístků“) již přímo na samotný kosmodrom. Zpočátku tato myšlenka nezapadala do myslí členů odborné komise. Po přijetí předběžného návrhu rakety N-1 v červenci 1962 proto členové komise doporučili, aby byly otázky dodávky sestavených raketových stupňů dále rozpracovány, například pomocí vzducholodi.
Během obhajoby předběžného návrhu rakety byly komisi předloženy 2 varianty rakety: použití AT nebo kapalného kyslíku jako okysličovadla. V tomto případě byla možnost s kapalným kyslíkem považována za hlavní, protože raketa využívající palivo AT-NDMG by měla nižší vlastnosti. Z hlediska hodnoty se zdálo vytvoření motoru na kapalný kyslík ekonomičtější. Současně se podle zástupců OKB-1 v případě nouze na palubě rakety zdála možnost kyslíku bezpečnější než možnost pomocí oxidátoru na bázi AT. Tvůrci rakety si pamatovali havárii R-16, ke které došlo v říjnu 1960 a pracovali na samozápalných toxických složkách.
Při vytváření vícemotorové verze rakety N-1 se Sergej Korolev spoléhal především na koncepci zvýšení spolehlivosti celého pohonného systému prostřednictvím možného vypnutí vadných raketových motorů během letu. Tento princip našel uplatnění v řídicím systému motoru - KORD, který byl navržen tak, aby detekoval a vypnul vadné motory.
Korolev trval na instalaci motoru na kapalná paliva. Vedoucí úřad pro stavbu motorů Glushko, který postrádal infrastrukturní a technologické možnosti nákladného a riskantního vytváření pokročilých vysokoenergetických kyslíko-vodíkových motorů a obhajoval používání toxičtějších a výkonnějších heptyl-amylových motorů, se nezabýval motory pro H1 po kterým byl jejich vývoj svěřen Kuznetsov KB. Stojí za zmínku, že odborníkům této konstrukční kanceláře se podařilo dosáhnout nejvyšší dokonalosti zdrojů a energie pro motory typu kyslík-petrolej. Ve všech fázích nosné rakety bylo palivo umístěno v původních kulových nádržích, které byly zavěšeny na nosném plášti. Motory Kuznetsov Design Bureau přitom nebyly dostatečně výkonné, což vedlo k tomu, že musely být instalovány ve velkém množství, což nakonec vedlo k řadě negativních účinků.
Soubor projektové dokumentace pro N-1 byl připraven do března 1964, letové návrhové zkoušky (LKI) byly naplánovány na začátek v roce 1965, ale kvůli nedostatku financí a zdrojů pro projekt se tak nestalo. Ovlivněno nezájmem o tento projekt - ministerstvo obrany SSSR, protože užitečné zatížení rakety a rozsah úkolů nebyly konkrétně určeny. Poté se Sergej Korolev pokusil zaujmout politické vedení státu v raketě tím, že navrhl použít raketu v lunární misi. Tento návrh byl přijat. Dne 3. srpna 1964 bylo vydáno odpovídající vládní nařízení, datum zahájení LKI na raketě bylo posunuto na 1967-1968.
K provedení mise doručit 2 kosmonauty na měsíční oběžnou dráhu, přičemž jeden z nich přistál na povrchu, bylo nutné zvýšit nosnost rakety na 90–100 tun. To vyžadovalo řešení, která nepovedou k zásadním změnám v návrhu návrhu. Taková řešení byla nalezena - instalace dalších 6 motorů LPRE ve střední části spodní části bloku „A“, změna azimutu startu, snížení výšky referenční oběžné dráhy, zvýšení plnění palivových nádrží podchlazením paliva a okysličovadla. Díky tomu byla nosnost N-1 zvýšena na 95 tun a startovací hmotnost na 2800-2900 tun. Návrh návrhu rakety N-1-LZ pro lunární program podepsal Korolev 25. prosince 1964.
Příští rok prošlo raketové schéma změnami, bylo rozhodnuto opustit vyhození. Proud vzduchu byl uzavřen zavedením speciální ocasní části. Charakteristickým rysem rakety byl masivní zpětný ráz užitečného zatížení, který byl jedinečný pro sovětské rakety. K tomu fungovalo celé nosné schéma, ve kterém rám a nádrže netvořily jediný celek. Poměrně malá plocha rozvržení zároveň díky použití velkých kulových nádrží vedla ke snížení užitečného zatížení a na druhé straně extrémně vysokých charakteristik motorů a extrémně nízké měrné hmotnosti nádrží a jedinečná konstrukční řešení ji zvyšovala.
Všechny stupně rakety se nazývaly bloky „A“, „B“, „C“(v lunární verzi sloužily k vypuštění kosmické lodi na oběžnou dráhu Země), bloky „G“a „D“byly určeny k urychlení kosmické lodi ze Země a zpomalit na Měsíci. Unikátní schéma rakety N-1, jejíž všechny stupně byly strukturálně podobné, umožnilo přenést výsledky testů 2. stupně rakety na 1. stupeň. Případné nepředvídatelné události, které nelze „chytit“na zemi, měly být kontrolovány za letu.
21. února 1969 se uskutečnil první start rakety, následovaly další 3 starty. Všichni byli neúspěšní. Ačkoli se v průběhu některých testů na lavičce ukázalo, že motory NK-33 jsou velmi spolehlivé, většina problémů, které vznikají, byla spojena právě s nimi. Problémy H-1 byly spojeny s reverzním točivým momentem, silnými vibracemi, hydrodynamickým rázem (při zapnutí motorů), elektrickým hlukem a dalšími nezjištěnými efekty, které byly způsobeny současným provozem tak velkého počtu motorů (v první fázi - 30) a velké rozměry samotného nosiče ….
Tyto potíže nebylo možné zjistit před zahájením letů, protože aby se ušetřily peníze, nevyráběly se drahé pozemní stojany pro vedení palby a dynamických zkoušek celého nosiče nebo alespoň jeho 1. stupně ve sbírce. Výsledkem bylo testování složitého produktu přímo za letu. Tento poměrně kontroverzní přístup nakonec vedl k sérii nehod nosných raket.
Někteří přisuzují neúspěch projektu skutečnosti, že stát neměl od samého začátku jednoznačnou jasnou pozici, jako strategický podíl Kennedyho na měsíční misi. Sharakhanya Khrushchev a poté Brežněvovo vedení ve vztahu k efektivním strategiím a úkolům astronautiky jsou zdokumentovány. Jeden z vývojářů "Tsar-Rocket" Sergej Kryukov poznamenal, že komplex N-1 nezemřel ani tak kvůli technickým potížím, ale proto, že se stal vyjednávacím čipem ve hře osobních a politických ambicí.
Další veterán z oboru, Vyacheslav Galyaev, se domnívá, že určujícím faktorem selhání, kromě nedostatku náležité pozornosti ze strany státu, byla banální neschopnost pracovat s tak složitými objekty a současně dosáhnout schválení kritérií kvality a spolehlivosti, stejně jako neochota sovětské vědy v té době implementovat tak rozsáhlý program. Tak či onak, v červnu 1974 byly práce na komplexu N1-LZ zastaveny. Nevyřízené položky dostupné v rámci tohoto programu byly zničeny a náklady (ve výši 4–6 miliard rublů v cenách roku 1970) byly jednoduše odepsány.
