Тот факт, что Советский Союз потерпел поражение в лунной «гонке» с США, историки прежде всего связывают с провалом программы создания сверхтяжелой ракеты-носителя «Н-1». В этом есть свой резон, ведь если бы такая ракета сумела взлететь в установленные сроки, советский план экспедиции на Луну мог быть реализован раньше американского. Однако взлететь ей было не суждено.
Замысел сверхтяжелой трехступенчатой ракеты «Н-1» возник у Сергея Павловича Королёва еще в 1956 году. В различных источниках название ракеты расшифровывается как «Носитель-1» или как «Наука-1». Впервые свои предложения по такой ракете Королёв представил Совету главных конструкторов 15 июля 1957 года, то есть еще в период испытаний «Р-7». Начало же работ над проектом «Н-1» датируется 30 июля 1958 года.
В то время прорабатывалось множество возможных вариантов таких ракет, хотя к дальнейшему рассмотрению были приняты три.
Первый вариант являлся логическим продолжением ракеты «Р-7». Это была двухступенчатая ракета, у которой на основной корпус (вторая ступень) крепились шесть «боковушек» (первая ступень). То есть повторялась та же компоновка, что успешно зарекомендовала себя на «семерке». Каждая из «боковушек» снабжалась шестью кислородно-керосиновыми двигателями конструкции Николая Дмитриевича Кузнецова. Кроме того, на второй ступени предполагалось установить ядерный двигатель, который включался бы после отделения первой ступени. Стартовая масса такой ракеты составляла от 850 до 880 т, а выводимый на орбиту полезный груз – от 35 до 40 т.
Второй вариант представлял собой в чистом виде межконтинентальную баллистическую ракету с дальностью полета до 14 тысяч километров. Для этой ракеты рассматривалась возможность использования двигателей конструкции Валентина Петровича Глушко и Михаила Макаровича Бондарюка. При использовании двигателя Бондарюка ракета имела бы стартовую массу 87 т, включая боеголовку весом 2,6 т. С двигателями Глушко, соответственно, 100 т стартовой массы и боеголовка весом 4 т.
И, наконец, третий вариант представлял собой носитель сверхтяжелого класса со стартовой массой 2000 т и массой полезного груза, выводимого на орбиту, 150 т. Это и был прообраз той ракеты, которая впоследствии стала известна под обозначением «Н-1». Первую и вторую ступени предполагалось выполнить в виде конуса, что позже и было использовано в конструкции. На первой ступени размещались 24 двигателя «НК-9» конструкции Николая Кузнецова. Вторая ступень должна была иметь четыре ядерных двигателя.
Ни одному из перечисленных вариантов, в том виде, как они задумывались, не суждено было воплотиться в реальности. Работы над ракетами с ядерными двигателями были прекращены в конце 1959 года, когда стало ясно, что обычный химический двигатель дает почти тот же эффект, но при этом ему не нужна сложная система защиты от радиации.
Военные, курировавшие космическую программу, были не в восторге от планов Сергея Королёва по созданию сверхтяжелых ракет и тяжелых космических кораблей. 23 сентября 1960 года на совещании по «Н-1» первый заместитель начальника Главного управления ракетного вооружения генерал-лейтенант Александр Григорьевич Мрыкин прямо потребовал объяснить, как проект Королёва будет способствовать решению военных задач. 9 января 1961 года Совет обороны решил пересмотреть средства, ассигнованные на исследование космического пространства в научных целях, чтобы «сосредоточить усилия конструкторских организаций промышленности в первую очередь на решении важнейших задач в интересах обороны страны».
Сергей Королёв пытался противостоять ревизии перспективной пилотируемой программы. Еще 15 января он направил министру Константину Николаевичу Рудневу откорректированный проект плана работ ОКБ-1 на ближайшие два года, указывая для всех тем и объектов военное применение. Особое внимание главный конструктор уделил пилотируемой орбитальной станции разведывательного и боевого назначения, представив пояснительную записку и проектное задание на ее разработку. Ракета «Н-1» в таком случае получала двойное обоснование: как носитель для орбитальной станции и как ответ на американские работы по теме «Н-1». Создание сверхтяжелой ракеты Королёв объявил самой первоочередной разработкой.