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L'ESPACE SOVIETIQUE

LE PROGRAMME LUNAIRE SOVIETIQUE

HISTOIRE DE LA N1

1961, le 25 mai, 43 jours après l'envol de Gagarine, le président américain JF Kennedy annonce son défi aux soviétiques: Nous poserons un homme sur la lune avant la fin de la décennie.

Le président de l'URSS Khroutchev réunit dans le plus grand secret son état major, iks vont relevez le défi.

A cet époque, deux constructeurs de fusées se partagent les sagesses du Kremlin, Korokev et Yangel. Un troisième homme Tchelomei arrive dans la course. Nommé depuis 1959 constructeur général de l'industrie aéronautique, il commence le développement des fusées ABM UR 96, l'ICBM UR 200, le lanceur UR 500 Proton et la navette Poliot.

Tchelomei a assuré le développement du Proton, une fusée conçue comme le Saturn 1 américain sur le modèle du barilet. Capable de placer 12500 kg sur orbite basse, il est constitué de deux étages. Le corps central est ainsi entouré de 6 boosters équipés de moteurs RD 253, le tout développant 900 tonnes de poussée au lancement. 

1964, Khroutchev est remplacé par Brejnev et la chasse aux sorcières commence. Tchelomei reçoit quelques temps auparavent la commande de 12 vaisseaux lunaires LK 1 pour survoler la lune dans l'été 1967. Lancé par un UR 500, le vaisseau comprend un module moteur avec les panneaux solaire et une cabine de type Gemini sous une coiffe. Korolev s'oppose aux projet affirmant que le Proton ne permettra pas de lancer un tel vaisseau sans amarrage intermédiaire en orbite.

Novembre 1966, Tchelomei entreprend le développement du UR 700 capable de placer 120 tonnes en LEO et du vaisseau lunaire LK 7000 destiné à un alunissage avec des cosmonautes. Depuis un an, une dizaine de cosmonautes s'entrainent en secret pour un vol circumlunaire prévu en octobre 1967 pour le 60eme anniversaire de la révolution d'octobre.  Cette super fusée équipé de moteurs RD 270 (UDMH et tétraoxyde d'azote) doit concurrencer la N1 de Korolev en utilisant la même plateforme de tir. Ce projet de Tchelomei est directement dérivé du programme américain Nova Apollo de 1959.

Korolev a depuis 1961 deux versions de la Zemiorka, la Vostok et la Molnya a quatre étages capable de placer 6500 kg en LEO. Le constructeur propose un train spatial en 1962 sous le nom de Soyouz capable de survoler la lune. Il propose la construction d'une N1 (Nositel, soit transporteur) capable de placer 40 à 50 tonnes en LEO pour 1963 et d'une N2 capable de placer 60 à 80 tonnes en LEO dès 1967. En 1962, les projets sont retenus mais avec des délais de réalisation long, trois an pour la N1 et 8 pour la N2.

Le plan lunaire est décidé en 1964. Le survol de la lune est confié donc à Tchelomei avec le L1. Pour l'alunissage, trois lanceurs sont en compétition, la N1 de Korolev, la R56 de Yangel et la UR 700 de Tchelomei. C'est le projet N1 L3 de Korolev qui l'emporte en décembre 1965 avec un alunissage pour 1967-68.

La fusée de Korlev devient un lanceur capable de lancer 90 tonnes en LEO en 1965. la fabrication des premiers éléments débutent en début d'année, tandis que l'étude du vaisseau se prépare.

1966, le nombre de moteur augmente de 24 à 30, augmentant la charge de 95 tonnes en LEO. Novembre, le projet alunissage est entériné.

Le projet de train spatial est adopté le 21 mars 1963, le premier vol du vaisseau Soyouz est prévu en 1966

Ce complexe est basé sur l'utilisation de trois composantes:
_ Un vaisseau piloté, le Soyouz A, la charge utile ;
_ Un bloc propulseur unique, Soyouz B doté d'un compartiment largable abritant les systèmes de RV. Il est vide de carburant au lancement;
_ Un camion citerne, le Soyouz V avec pour mission le remplissage du Soyouz B;

Le Soyouz A de 58000 kg est prévu pour accueillir deux cosmonautes avec un troisième en prime. La cabine est prévue pour un retour sur terre à la seconde vitesse cosmique, donc de n'importe quel point du système solaire. Sensiblement plus modernisé que le Vostok, le Soyouz A est constitué de trois compartiments avec à l'arrière le moteur et un tore largable (équipement pour le vol initial), la cabine récupérable en forme de phare automobile et le compartiment orbital cylindrique (salle de laboratoire, non récupérable).

Dans le nouveau scénario, le bloc propulseur (5700 kg) est lancé en premier. 24 heures après, il est rejoint par le camion citerne Soyouz V (6100 kg) et s'amarre ensemble automatiquement. Après transfert de carburant, le Soyouz V est largué. Selon la quantité d'ergols transféré, on envoie plusieurs camion citerne. Ce n'est qu'à la fin qu'est envoyé le Soyouz A piloté. Lorsque le compartiment largable du Soyouz B est largué, le reste du vaisseau forme une structure unique de 25 tonnes. Le moteur du Soyouz est capable d'envoyer ce train cosmique vers la lune.

La fusée porteuse Soyouz réalise son premier vol en novembre 1963 lançant Cosmos 22. Utilisé ensuite pour les Voskhod, elle ne sera prête à lancer des Soyouz habité avec le système d'éjection qu'en 1967.

La production du lanceur UR 500 commence en 1962. Les essais en vol débutent en 1964 et la première satellisation a lieu le 16 juillet 1965 (Proton 1). La version a 4 étage est prête en 1967 UR 500 K (troisième étage Bloc D de Tchelomie et quatrième Block L de Korolev). Le UR 500 K est capable de placer 5500 kg vers la lune, le Soyouz A un peu trop lourd sera allégé, son module orbital supprimé.

Le programme N1 va être révisé pratiquement chaque de 1960 à 1966, la charge utile étant augmentant rendant les délais irréaliste et l'échéance lointaine. Dès le départ, Korolev pense utiliser de petits moteurs en nombre suffisants et alimenté en ergols cryogénique. Mais le constructeur des moteurs Glouchko ne le voit pas de cet avis: il préconise de gros moteurs comme le lanceur américain Saturn 5 et des ergols classique UDMH et azote. L'oxygène liquide est retenu mais Glouchko est évincé du projet.

La construction de la N1 mobilise près de 500 organisations de 26 départements ministériels dans le plus grand désordre, l'URSS n'ayant pas comme aux USA d'organisation spatiale unique. La N1 sera une fusée universelle selon le nombre d'étage et de moteur capable de réaliser de nombreuses missions. La version "lune" à trois étages, mais il existera d'autres versions capable de placer 130 tonnes en LEO. Pesant 300 tonnes, elle mesure 100 m de haut pour un diamètre maximal de 17 m. Les trois étages Block A, B et V utilisent des moteurs kérosène et LOX. 30 NK 33 de 150 tonnes de poussée équipent le block A (24 + 6) et fonctionnent 600 s, 8 NK 43 de 175 tonnes de poussée équipent le block B (6000 s) et 4 NK 39 de 45 tonnes équipent le block V (1200 s).

Chaque étage peut néanmoins voler avec une paire de moteur en panne, deux paires en panne pour le block A et 1 moteur pour le block V. Par économie, la construction et les essais du premier étage au banc seront supprimés. Le contrôle en tangage et lacet est assuré par la dissymétrie de la poussée tandis que le roulis est assuré par des tuyère en périphérie. Comme les autres lanceurs soviétiques, la construction est réalisée à l'horizontale, le lanceur étant transporté sur un érecteur jusqu'au pad de tir.

Le programme L3 a deux variantes selon les capacités réelle du N1:
_ Lancement d'un premier vaisseau lunaire LOK par un Proton et du composite lunaire par le N1 avec assemblage en orbite;
_ Lancement de l'ensemble du vaisseau lunaire par le N1, c'est à dire le block G de 60 tonnes, le block D de 15 tonnes le module lunaire LK de 5 tonnes et le LOK de 9,4 tonnes;

Le LOK est un Soyouz modifié doté d'un nouveau moteur (Bolck I) alimenté en électricité par des piles à combustible. A lavant les moteur d'orientation et à l'arrière le cône pour amarrer le LK.

Le LK est un engin ressemblant à un LM américain monoplace. La cabine est sphérique avec à sa base un moteur Block E de 2 tonnes de poussée. Le moiteur est soutenu par 4 jambes permettant de poser le LK sur le sol lunaire.

Le passage du LOK au LK se fait par l'extérieur au cours d'une EVA vétû du scaphandre Kretchet. Le moteur du block D assure la descente du LK.

Le LK peut rester 48 heures sur la lune. Après dépressurisation, le cosmonaute sort et réalise sa sortie lunaire.

Après la remonté des échantillons, le cosmonaute rentre dans le LK, quitte son scaphandre et repart de la lune avec le moteur du block E laissant les 4 pattes du LK sur la lune. Après l'amarrage au LOK, le cosmonaute refait une EVA pour rejoindre son compagnon du LOK. Le moteur du block I ramène l'équipage sur terre.

Le LOK mesure 10 m de long pour 9850 kg.

Après l'accident d'Apollo 1 en janvier 1967, le programme N1 est accéléré. un vol est prévu en septembre et un alunissage en 1969. Puis de nouveaux retard repoussent l'échéance à 1968-69 avant les américains.

Alors que les américains lancent leur première Saturn 5 en novembre 1967 après 5 ans de travail, l'URSS va s'embourbé dans son programme N1.

CARACTERISTIQUES DE LA N1

La première maquette de la N1 1M1 est amené sur le pad le 25 novembre 1967 sur le pad et y reste jusqu'en 12 décembre. Les deux premiers étages sont peint en gris, le troisième en gris-blanc, le L3 en blanc. 

Le 7 mai 1968, le premier modèle de vol N1 4L est amené sur la pad pour un vol prévu en septembre . Un problème de fissure dans le réservoir LOX du premier étage oblige à ramener le N1 dans son hangar en septembre. L'étage est "cannibalisé" et des éléments servent pour d'autres lanceurs.
De juin a septembre 1968, en attendant l'exemplaire 3L, la maquette est amené sur le pad pour entraîner les cosmonautes. deux N1 se retrouvent sur les deux pad de tir de Baikonour.
En novembre, la maquette est une nouvelle fois érigé sur le pad avec au sommet la maquette du L1S.

 

26 décembre 1968, le N1 3L est érigé sur le pad sans sa charge utile (sur la maquette 1M1).

Mais le premier tir n'a lieu que le 21 février 1969 à 12 h 17 mn 55 s, 16 mois après Saturn 5 Apollo 4. Au sommet, le vaisseau L1.

 

Entre la 3eme et la 10eme secondes de vol, le système de correction de poussée KORD débranche les moteurs 12 et 24, puis à la 66eme seconde, une augmentation des vibrations casse la canalisation LOX du générateur de gaz d'un des moteurs. L'oxygène se répand dans le bâti moteur et met le feu. Le N1 est détruit à la 70eme seconde de vol. Malgré tout le vaisseau est éjecté et récupéré.

Le second tir (n°5L) a lieu le 3 juillet 1969, 16 jours avant Apollo 11 et de nuit. Un objet métallique provoque l'explosion de la turbopompe LOX du moteur 8 au moment du décollage. Les moteurs voisins et le bâti sont endommagés. La fusée décolle et au bout de 18 secondes retombe sur le pad. Le retard est important, il durera plusieurs années.

Le 21 juillet 1969, Armstrong et Aldrin marchent sur la lune, l'URSS a perdu la lune.

Les responsabilité de cet échec sont imputés à Khroutchev, Brejnev, Michine ou encore Glouchko de part leur choix au départ et en cours de programme.

Septembre 1969, un N1 est amené sur le second pad 110 O il s'agit soit de la maquette ou du N1 6L.

Mai 1970, un N1 est érigé sur le pad O et y reste jusqu'en juin.

1971, après deux an de travaux, la N1 6L est lancé du second pad avec au sommet une maquette du LOK et du LK. La monté est bonne jusqu'à 7 secondes puis, un roulis commence à détruire le second étage à la 48eme seconde. La vitesse augmente et l'angle atteint 200°, le système de correction éteint tous les moteurs laissant le lanceur retombé sur sa plateforme de tir.

1972, le tir N1 7L a lieu le 23 novembre. La charge utile est uh modèle de vol du LOK et une maquette du LK. Tout fonctionne sans problème jusqu'à 90 secondes, quand les moteurs centraux sont éteint, la rupture d'une canalisation LOX provoque un feu détruisant la fusée à la 107eme seconde de vol.  

Deux autres lanceurs sont assemblés à Baikonour pour être lancé en 1974, mais en mai, Brejnev écarte Michine et le remplace par Glouchko. Sa première décision: arrêter le programme N1 ce qui est fait le 15 mai et officiellement en mars 1976. Les bureaux de Korolev et Glouchko fusionne pour devenir le NPO Energia.

Flight tests were planned for 1966, the mission was scheduled for 1967-1968.
The ground experimental development of complex N1-L3 included:
  • strength and pressure integrity tests, testing under hard vacuum and in space environment;
  • testing of mechanical and pyrotechnic separation and docking systems, pneudraulic systems of LV stages and system L3, instruments and equipment of control and measuring systems, power systems, fixture, life support systems, high temperature and thermal-vacuum tests, investigation of gas-dynamic processes during launch and stage separation;
  • test simulation of LV stages including thermodynamic processes encountered while fueling tanks, during storage and pre-launch processing;
  • integrated testing of LV together with the launch pad including verification of thermodynamic processes of the ground complex fuel systems, mating systems of the rocket complex and the launch site, pre-launch processing of the launch site and the rocket complex.


The ground strength testing included static, dynamic, and impact testis of the complex assemblies and equipment.
The integrated ground tests, functional tests of propulsion units and stages, temperature, dynamic, and vibration testing of LV N1 and its upper stage were carried out on a specially modified facility in a period from 1965 to 1974.
At that time, "cold" tests of stages B, V, G, and D were performed without burning engines to verify fueling modes, pre-launch pressurization, cooling down, drainage, etc.
The tests included:

  • four firing tests of the full-scale stage B with four engines of a total thrust sized to about 600 tf carried out on February 2, April 13, August 23, 1967 and November 25, 1970;
  • three firing tests of the full-scale stage B with eight engines of a total thrust sized to 1200 tf carried out on June 23, 1968, August 29, 1970, and December 15, 1973;
  • a cycle of firing tests carried out on a reusable setup simulating nominal operating conditions of individual engines of stage A;
  • firing tests of stage G and stage D.

All tests were successful and, relying on their results, all stages were certified for flight tests

 

1976, les moteurs ND du N1 sont testés pendant 14000 secondes dépassant leur temps de fonctionnement nominal.
En février, Clouchko propose le système Energia-Bourane avec un étage cryogénique de base.

Lunniy Korabl (LK or LK-T2K) à Eurodysney

L

Le programme N1 L3 a coûté au 1er janvier 1973 3,6 milliards de Roubles, le plus gros budget ne fut alloué qu'en 1969 avec 600 millions. Les sommes dépenses l'étaient sans réel contrôle d'une organisation générale pour "chapoter" le tout.

Selon le constructeur Michine, l'URSS n'aurait pas pu alunir avant les américains car d'une part leur potentiel scientifique technique et économique était supérieur, le programme Apollo était un programme prioritaire d'intérêt national et peut être "aveugle" par leur premiers succès, l'URSS n'a pas su répondre efficacement au défi du président Kennedy.  

 

LA FUSEE N1 
HERITAGE DE LA N1
LES INSTALLATIONS DE LANCEMENT
LE PROGRAMME ZOND