N1 (cohete)

N1
N1 maqueta para la plataforma de lanzamiento de las pruebas
Escribe:	lanzador pesado
País:	Unión Soviética
Fabricante:	OKB-1
construcción
Altura:	105,3 metros
Diámetro:	22,4 metros
Dimensiones:	2825 toneladas
Etapas:	5
etapas
1ra etapa :	Bloque A
Motor :	NK-15, 30 piezas
Combustible :	RP-1 y LOX
Tiempo de combustión:	125 s
2da etapa :	Bloque B
Motor:	NK-15V, 8 piezas
Combustible:	RP-1 y LOX
Tiempo de combustión:	120 s
3ra etapa :	Bloque V
Motor:	NK-21, 4 piezas
Combustible:	RP-1 y LOX
Tiempo de combustión:	330 s
4ta etapa :	Bloque G
Motor:	NK-19
Combustible:	RP-1 y LOX
Tiempo de combustión:	470 s
5to nivel :	Bloque D
Motor:	RD-58
Combustible:	RP-1 y LOX
Tiempo de combustión:	600 s
Empieza
Estado:	inactivo
Primer comienzo:	21 de febrero de 1969
último comienzo:	23 de noviembre de 1972
Empieza:	Cuarto
Éxitos:	0
Fallos:	Cuarto
Lugar de inicio:	Baikonur 110
Capacidad inicial
Capacidad LEO :	95.000 kilogramos
Luna de capacidad :	23.500 kilogramos

El Nositel 1 , o N1 para abreviar ( índice GRAU 11A52), fue un vehículo de lanzamiento que se desarrolló como parte del programa lunar tripulado soviético .

Posición inicial

Después de los primeros éxitos de su programa espacial , la Unión Soviética también participó junto con los Estados Unidos en la "Carrera a la Luna". Si bien todos los recursos para el programa Apolo se concentraron allí en los cohetes Saturno , dos equipos en la URSS estaban trabajando en paralelo en nuevos proyectos de cohetes. Uno de ellos fue el OKB -1 (hoy RKK Energija ), que desarrolló el cohete lunar N1 de 1959 bajo la dirección de Sergei Koroljow . Sin embargo, el diseño original de Korolev vio el uso militar en primer plano. Como parte del uso planeado del cosmos con fines militares por parte de la URSS a principios de la década de 1960 (decreto gubernamental 715-296 del 23 de junio de 1960), utilizó el N1 como portador de satélites de reconocimiento pesado, cargas útiles militares defensivas y como portador ofensivo de Strikes ofrecidos contra cualquier punto de la tierra.

El desarrollo de los potentes motores de cohetes necesarios resultó ser problemático. El socio anterior para el desarrollo del motor del OKB-1 de Korolev, el OKB-456 de Valentin Petrovich Gluschko , ahora trabajaba en estrecha colaboración con la oficina de diseño competidora OKB-52 de Vladimir Tschelomei . Koroljow y Gluschko se habían peleado desesperadamente, entre otras cosas, sobre el diseño del motor (motor de una cámara frente a motor de cuatro cámaras) y la combinación de combustible que se utilizaría ( RP-1 / oxígeno frente a UDMH / óxido nitroso ). Por lo tanto, Koroljow cooperó con el OKB-276 de Nikolai Kuznetsov , que hasta entonces había desarrollado principalmente motores a reacción y turbinas de hélice, incluido el motor de turbina de hélice más grande del mundo NK-12 con alrededor de 11,000 kW (15,000 PS). Debido a la falta de experiencia con grandes motores de cohetes, el desarrollo de los motores se llevó a cabo con considerables retrasos.

tecnología

Representación del N1 con la información técnica más importante

Representación de la carga útil N1 en sección

Comparación de tamaño entre el cohete lunar estadounidense y el soviético (el esquema de color no es fiel al original)

El N1 fue de 105 m, el más grande jamás construido cohete soviético y en sus dimensiones y la masa comparable a la de Saturno V . Debido al bajo empuje de los motores Kuznetsov NK-15 (1.510 o 1.544 MN nivel del mar / empuje de vacío), una gran cantidad de estos motores tuvieron que usarse en la primera etapa. Por lo tanto, el N1 en su versión original planeada por Korolev con 24 motores en la primera etapa debería tener una carga útil de aproximadamente 75 toneladas en órbita terrestre baja (Engl. Low Earth Orbit o LEO) traer. Sin embargo, con un solo lanzamiento, no había ninguna misión tripulada para volar con un aterrizaje en la luna. Por lo tanto, después de la muerte de Korolev, Mishin agregó seis motores NK-15 al diseño en la sección central como el nuevo gerente del proyecto. Para aumentar aún más la carga útil, introdujo el enfriamiento del queroseno en los tanques y modificó ligeramente los parámetros de la órbita. Esto significaría que habrían sido posibles cargas útiles en el LEO de un máximo de 90 a 95 t. Sin embargo, el N1 era muy complejo debido a la disposición del motor y los sistemas de control y combustible asociados y demostró ser muy propenso a fallar. El total de 30 motores de la 1ª etapa se dispuso en un anillo exterior con 24 motores (el diseño original de Korolev) y un anillo interior con seis motores (añadido por Mishin). El aire fue conducido entre los anillos del motor exterior e interior, lo que resultó en una especie de efecto aerospike para los motores internos con mayor eficiencia de combustible y empuje. Sin embargo, las condiciones de flujo altamente complejas de tal configuración en el rango de velocidad a cubrir fueron completamente subestimadas.

En todas las pruebas de vuelo se utilizaron los motores Kuznetsov NK-15 (1ª etapa) y NK-15W (2ª etapa). La primera etapa de la N1 logró un empuje de despegue total de alrededor de 43.300 kN. Los motores se desarrollaron más tarde en el Kuznetsov NK-33 (1.5102 o 1.638 MN nivel del mar / empuje de vacío). Los motores mejorados NK-33 (1.a etapa) y NK-43 (2.a etapa) estaban disponibles para su uso en la modificación N1F de 1974 (carga útil LEO de hasta 105 toneladas), pero nunca arrancaron debido a la cancelación del programa. en el N1.

Se planearon al menos once copias, incluida una maqueta (N1-1M1) y diez misiles en condiciones de aeronavegabilidad (N1-3L a N1-7L y N1F-8L a N1F-12L). Se planificó el uso de los motores NK-33 mejorados para la prueba del N1F-8L (en la versión mejorada N1F) prevista para agosto de 1974. El primer alunizaje soviético tripulado se planeó alrededor de 1976 con el N1F-10L.

Nombrar

El misil N1 nunca tuvo un nombre real. Los nombres Gerkules ( Hércules en ruso ), Raskat , Lenin , Nauka o Gigant, que ocasionalmente se mencionan en varias publicaciones, son puramente especulativos.

desarrollo

En mayo de 1962, se completó el inusual diseño cónico con tanques esféricos de un N1 de tres etapas. Debería tener una masa de lanzamiento de 2200 toneladas y una carga útil de 75 toneladas para el área cercana a la Tierra. El proyecto fue aprobado por el gobierno soviético el 24 de septiembre de 1962 y el plazo de ejecución se fijó en tres años. En el proyecto participaron 500 organizaciones de 26 ministerios, lo que generó dificultades en la organización del proyecto debido a la falta de cooperación y coordinación, así como a la competencia.

El 1 de agosto de 1964, por decreto del Consejo de Ministros (655-268), el programa lunar tripulado soviético finalmente se dividió en dos proyectos. Con la designación LK-1 o posterior Zond , se ejecutó un programa de circunnavegación en el OKB-52 de Chelomei. El OKB von Koroljow se adjudicó el contrato para el alunizaje con su proyecto N1-L3. El primer vuelo a la luna se planeó ambiciosamente para noviembre de 1967. El cohete tuvo que ser rediseñado para esto, ya que ahora se planeó un lanzamiento directo a la luna, lo que aumentó la carga útil requerida a 95 toneladas. Para ello, la primera etapa se complementó con seis motores adicionales, los tanques esféricos se ampliaron con espaciadores cilíndricos y se planificó repostar el queroseno de manera refrigerada para aumentar la densidad. Esto aumentó la masa de despegue a 2750 toneladas. Después de la muerte de Korolev en enero de 1966, Vasily Mishin , quien jugó un papel clave en la reconstrucción del cohete alemán A4 y en el desarrollo del primer misil balístico intercontinental soviético Semjorka R-7 , asumió la dirección del OKB-1. Sin embargo, rápidamente se hizo evidente que carecía del estilo político y las habilidades de su predecesor, una de las razones de los retrasos y el posterior fracaso del proyecto. El 4 de febrero de 1967, la Resolución del Gobierno No. 115-46 otorgó al Programa Lunar la alta prioridad y la financiación que había exigido durante mucho tiempo. Así que ahora los militares proporcionaron una gran cantidad de trabajadores para completar el trabajo de base para las instalaciones de lanzamiento. Cuando se completó la plataforma de lanzamiento PU 38, sin embargo, en 1967 solo se pudo rodar un maniquí (N1-2L también N1-1M1) del cohete a la plataforma de lanzamiento, ya que el primer cohete configurado para un lanzamiento (N1-4L) fue solo disponible en 1968.

Por razones de tiempo y costes, se prescindió de un banco de pruebas para toda la primera etapa. Dado que los transportadores pesados ​​no podían acceder al complejo de Baikonur , la N1 tuvo que ser desmantelada y reensamblada en el lugar. Entonces sucedió que las vibraciones y los problemas de flujo de los gases de propulsión no se evaluaron correctamente antes del vuelo. El control de posición alrededor del eje longitudinal durante el funcionamiento de la primera etapa también resultó ser inadecuado: la empresa prescindió de sus propios motores de control de posición, cuyas tareas debían llevarse a cabo mediante toberas de escape controlables de las turbobombas. Solo después del choque resultante del tercer prototipo se utilizaron motores controlables para estabilizar el balanceo.

Vuelos de prueba fallidos

Después de todo, el N1 no completó con éxito un vuelo. Los cuatro vuelos de prueba entre 1969 y 1972 terminaron en accidentes, antes del encendido de la segunda etapa o el agotamiento de la primera etapa inmediatamente después. Un intento no tripulado (N1-4L) planeado para 1968 tuvo que cancelarse después de que se había erigido el cohete porque había pequeñas grietas en el tanque de oxígeno de la primera etapa.

• El primer intento de lanzamiento (N1-3L) tuvo lugar el 21 de febrero de 1969. Apenas 0,34 s después del despegue, el sistema de control detectó que se excedía la velocidad permitida de la turbobomba del motor 12 debido a una señal de perturbación provocada por el encendido de las piroválvulas. Apagó los motores 12 y 24. Después de unos 6 segundos, se produjo una fuga en un sensor de presión en la salida del generador de gas del motor nº 2. Esto provocó la fuga de gas a una temperatura de alrededor de 340 ° C. Después de 25 s, otro sensor tuvo una fuga, esta vez por encima de la entrada en la línea de combustible. Ambas corrientes entraron en contacto. Como resultado, se desarrolló un incendio en la parte trasera del cohete. El sistema de control del motor detectó este incendio (después de aproximadamente 54 s). Después de 68,7 segundos, el fuego había destruido el aislamiento de varios mazos de cables, como resultado de lo cual una gran cantidad de señales interferentes llegaron al sistema de control del motor. Esto luego apagó los 28 motores que aún estaban en funcionamiento. Se utilizó como carga útil una modificación 7K-L1S (s / n 3) del 7K-L1 desarrollado para la órbita alrededor de la luna. El sistema de rescate SAS separó la nave espacial antes de la explosión del N1-3L, aterrizó de manera segura en el paracaídas.

• El segundo intento de lanzamiento (N1-5L) tuvo lugar el 3 de julio de 1969, solo tres semanas antes del exitoso aterrizaje lunar del Apolo 11 , y terminó en un desastre. Ya durante el despegue, un "cuerpo extraño" (sospechoso de ser parte de los sensores de presión en las líneas de oxígeno) que quedó atrapado en una bomba turbo (nº 8) que funcionaba rápidamente con oxígeno puro hizo que explotara. Algunos ingenieros también sospecharon que el rotor de alta velocidad estaba en contacto directo con el estator debido a tolerancias de fabricación excesivas o sobrecarga. Como resultado de una serie de errores, el control automático del motor apagó 29 de los 30 motores de la primera etapa después de un total de aproximadamente 15 s. El sistema de rescate sacó inmediatamente la nave espacial 7K-L1S (s / n 5) de la zona de peligro. Con un motor aún en funcionamiento, el cohete retrocedió desde una altura de 200 m con una pendiente creciente y golpeó unos 23 s después del despegue. Numerosos sistemas en el sitio de lanzamiento fueron destruidos cuando el lanzador explotó. Como resultado, la dirección del complejo de lanzamiento exigió categóricamente que el N1 se girara hacia un lado inmediatamente después del despegue para todos los despegues futuros con el fin de protegerlo. Además, nunca debería ser posible apagar los motores de la primera etapa dentro de los primeros 50 segundos después del despegue.

• Las modificaciones necesarias se implementaron para el tercer lanzamiento el 26 de junio de 1971. Por primera vez, los 30 motores estaban funcionando en el rango normal. El N1-6L despegó lateralmente debido al empuje asimétrico de los motores principales que inicialmente se seleccionó para su propio propósito y luego entró en ascenso. Las peculiaridades aerodinámicas de esta maniobra (flujo lateral del cohete y el chorro de gas de escape inicialmente asimétrico) y las interacciones dinámicas previamente conocidas de los chorros de gas de escape de 30 motores funcionando a máxima potencia dieron como resultado un papel que ya no podía ser controlado por el control de actitud . Solo 14 segundos después del despegue, el ángulo de balanceo excedió la desviación permitida de 8 grados. El apagado de todos los motores iniciado por el KORD fue ahora suprimido por el filtro requerido para el funcionamiento forzado de los motores en la fase inicial. Entre los 45 y los 50 segundos después del despegue, el rodado cada vez más fuerte provocó una pérdida de control alrededor de los otros ejes y el inicio de la rotura de la estructura. La supresión forzada de una parada automática de los motores terminó como estaba previsto después de 50 s, después de lo cual el control de actitud apagó los motores inmediatamente en el segundo 51. El misil fue luego destruido por un comando de radio. La estabilización de balanceo limitada del N1 no estaba pensada originalmente para maniobras laterales tan complejas. Al menos todos los motores de la primera etapa habían funcionado satisfactoriamente en este intento hasta el aborto. Este intento de inicio solo debe servir para calificar el sistema de entrega. Por lo tanto, se utilizaron maniquíes como cargas útiles, por lo que también se prescindió del sistema de rescate.

Dibujo de la nave espacial LOK

• El cuarto arranque del N1-7L ampliamente mejorado el 23 de noviembre de 1972 se desarrolló sin problemas hasta que se quemaron los seis motores centrales de la primera etapa. Su parada abrupta para evitar una sobrecarga estructural provocó golpes de compresión en el sistema de combustible, la ruptura de al menos una línea de oxígeno, la explosión del motor nº 4 y, finalmente, el choque del N1-7L después de unos 107 segundos. La explosión se produjo solo siete segundos antes de la separación prevista de la primera y la segunda etapa. Los análisis posteriores mostraron que si el motor nº 4 se hubiera separado aproximadamente 2 s antes de la explosión, la velocidad y la altitud alcanzadas hasta ese punto habrían permitido que la misión continuara con éxito. Sin embargo, tal escenario nunca se consideró de antemano. Por primera vez, se llevaron maquetas de la nave espacial lunar 7K-LOK y el módulo de aterrizaje LK , que mientras tanto ha sido probado en las misiones Kosmos 379, 398 y 434 en órbita terrestre .

efectos

Los planes para un alunizaje soviético tripulado se pospusieron paso a paso y finalmente se cancelaron en 1974. Wassili Mischin continuó trabajando en el N1 con la esperanza de poder utilizarlo, entre otras cosas, como vehículo de lanzamiento para el transporte de una estación espacial tripulada, comparable al Skylab estadounidense . Todo el programa N1 finalmente se terminó en 1974 después de la ZKBEM (anteriormente OKB-1) con el establecimiento de la asociación de producción RKK Energija el 22 de mayo de 1974 bajo la dirección de Valentin Gluschko en esto. Esta interrupción tuvo lugar antes de que un nuevo vuelo de prueba del N1F-8L equipado con NK-33 fuera prometedor en el último trimestre de 1974. Cuando se interrumpió el programa, el N1F-9L también se completó en gran parte. Ambas misiones tenían como objetivo aterrizajes no tripulados del módulo de aterrizaje lunar LK. En este momento, el N1F-10L estaba planeado para el primer alunizaje tripulado soviético a mediados o finales de 1975. El 8L que quedaba en Baikonur fue desmantelado y muchas partes se utilizaron como material de construcción en la ciudad y sus alrededores.

Especificaciones técnicas

• cohete líquido de cinco etapas
• Inicio de desarrollo: 1960
• Inicio: 21 de febrero de 1969 al 23 de noviembre de 1972
• 4 salidas, todas fueron salidas en falso (fiabilidad: 0%)
• Altura: 105,3 m
• Peso vacío: 277 t
• Peso al despegue: 2750 t
• Empuje total: 43,3 MN
• Carga útil (LEO): 70 t (N1), luego 95 t planeadas (N1F)
• Combustible: RP-1 (tipo queroseno) / oxígeno líquido

Lista de inicio

literatura

• Eugen Reichl: El N1, el cohete lunar de Moscú. Motorbuch-Verlag, Stuttgart 2016, ISBN 978-3-613-03857-8 .

enlaces web

• Raumfahrer.net: El programa lunar soviético y el cohete N1
• Bernd Leitenberger: el cohete lunar ruso N1
• N1 en la Enciclopedia Astronautica (inglés)

Evidencia individual

1. ↑ N1 en la Encyclopedia Astronautica , consultada el 2 de agosto de 2018 (inglés).
2. ↑ Eugen Reichl: lanzadores Typenkompass . 1ª edición. Motorbuch Verlag, Stuttgart 2011, ISBN 978-3-613-03269-9 , pág. 44 . 
3. ↑ Anatoly Zak: Cohete lunar N1. En: Russian Space Web. 21 de julio de 2018, consultado el 2 de agosto de 2018 . 
4. ↑ FliegerRevue, junio de 2011, págs. 42-45, El último amor de Koroljow: el cohete lunar N1.