N-1 (lanceur soviétique)

Les ébauches de la future fusée N1 débutent en 1959 sous la direction de Korolev au sein du bureau d'études OKB-1. En décembre 1959, les autorités militaires réunissent les trois constructeurs généraux Korolev, son rival Vladimir Tchelomeï de l'OKB-52 et Mikhaïl Yanguel de l'OKB-586 afin de faire un bilan de l'avancement de leurs études. Korolev propose la famille de lanceurs N[1] (abréviation du russe Nositel pour lanceur) ainsi que des versions améliorées de la Semiorka, Tchelomeï une famille évolutive (du russe Universalskaya Raketa pour « fusée universelle ») basée sur un 1^er étage commun (qui donnera naissance aux projets UR-500 Proton[2] et UR-700) et Yanguel les missiles balistiques R-26 et R-36 plus le lanceur SK-100. Finalement, Tchelomeï et Yanguel sont autorisés à développer des missiles balistiques, respectivement le léger UR-100 et le lourd R-36. Korolev reçoit des fonds pour développer le lanceur Molniya (8K78), une adaptation de la Semiorka, mais rien pour la N1, dont on ne perçoit pas encore l'utilité[3]^,[4].

Maquette à l'échelle 1 de la N1 assemblée sur le pas de tir de Baïkonour en 1967.

Finalement, un décret de janvier 1960 autorise les études sur la N1[5] et Korolev exprime dans la Pravda « La possibilité d'une exploration directe de la Lune, tout d'abord par l'alunissage de sondes scientifiques automatiques… et plus tard par l'envoi de chercheurs et la construction d'une station scientifique habitée sur la lune. »[6] Dans une lettre du 7 avril 1960, Korolev demande la création d’une filière de production d’hydrogène liquide comme le font les États-Unis, puis en mai 1960, le développement d’une famille de lanceurs lourds. Seule la dernière demande sera acceptée par un décret de juin 1960[7]. De 1960 à 1963 serait réalisé le lanceur lourd N1 d’une capacité de 40-50 tonnes en orbite basse terrestre (LEO) et de 12-20 tonnes en orbite d’évasion pour un 1^er vol en 1965. Cette date est fixée en mai 1961 par un décret qui ordonne à Tchelomeï d'abandonner ses recherches sur les sondes interplanétaires Kosmoplan et de se concentrer sur une version de son Raketoplan, le vaisseau lunaire LK-1.

Glouchko bénéficie d'un quasi-monopole sur la construction de moteurs-fusées en Union soviétique et a notamment fourni jusque-là ceux des lanceurs de Korolev[2]. Mais les relations entre les deux hommes, qui sont déjà mauvaises depuis les années 1930, se détériorent au point que Korolev choisit de se tourner pour motoriser son nouveau lanceur vers l'OKB-276 du constructeur de moteurs à réaction Nikolaï Kouznetsov, qui vient de commencer le développement de moteur-fusée avec le NK-9. Ces rivalités d'hommes minent l'effort spatial soviétique dans sa course à la Lune[8].

À la fin de l'année 1964, Korolev propose une première version du lanceur d'une masse de 2 200 tonnes permettant de placer en orbite basse une charge utile de 72 tonnes. Finalement, le projet N1 retenu en 1967 (un an après la mort de Korolev) mesure 112,5 mètres de haut, pèse 2 700 tonnes pour une charge utile de 95 tonnes. De dimensions similaires à la fusée lunaire Saturn V, la N1 a une poussée plus importante au décollage (4 620 tonnes de poussée au décollage, contre 3 440 tonnes pour Saturn V) mais ne permet de placer en orbite qu'une charge deux fois moins importante à cause des performances limitées des moteurs de ses étages supérieurs[9].

Elle comprend 5 étages fonctionnant au kérosène RP-1 (le carburant) et à l'oxygène liquide (LOX) (le comburant)[10], facile d'emploi mais moins performant que le couple hydrogène/oxygène liquides :

• un 1^er étage (dit bloc A) comprenant pas moins de 30 moteurs-fusées NK-15 délivrant une poussée de 4 620 tonnes au décollage (154 tonnes dans le vide). Il devait fonctionner pendant 125 s et avait pour impulsion spécifique : 330 s. Après les quatre premier vols, il était envisagé d'utiliser des moteurs NK-33 (utilisant eux aussi du kérosène) sur les versions N1F du lanceur destinées à mettre sur orbite les stations Saliout[11] ;
• un 2^e étage (dit bloc B) comprenant 8 moteurs NK-15V (devant également être remplacés dès le 5^e vol par des NK-43) délivrant une poussée de 1 427 tonnes au total et qui devait fonctionner pendant 120 s ;
• un 3^e étage (dit bloc V) comprenant 4 moteurs NK-21 (ou NK-39) de 653 tonnes de poussée totale et qui devait fonctionner durant 370 s ;
• un 4^e étage (dit bloc G) comprenant un seul moteur NK-19 de 40,8 tonnes. Son temps de fonctionnement étant de 443 s avec possibilité d'allumages multiples, destiné à propulser le « train lunaire ».
• un 5^e étage (dit bloc D) comprenant un seul RD-58 de 8,5 tonnes de poussée faisant partie du « train lunaire ». Son temps de fonctionnement étant de 600 s avec la possibilité d'allumages multiples. Ce Bloc D a été utilisé par la suite, après l'arrêt du programme N-1.

Après de longs débats entre les concepteurs du lanceur, il est décidé qu'aucun essai statique d'étage entier ne sera effectué. Ce choix, en grande partie imposé par des contraintes de financement et de délai, va contribuer à l'échec du lanceur. Les tests réalisés sont les suivants :

• 4 allumages à pleine puissance (environ 600 tonnes) de 4 des 8 moteurs NK15V du 2^e étage (bloc B) les 2 février, 13 avril, 23 août 1967 et le 25 novembre 1970 ;
• 3 allumages à pleine puissance (environ 1 200 tonnes) des 8 moteurs NK15V du 2^e étage (bloc B) le 23 juin 1968, le 29 août 1970 et le 15 décembre 1973 ;
• un cycle d'allumages de chacun des moteurs NK15 du 1^er étage (bloc A) ;
• des allumages du moteur NK-19 du 4^e étage (bloc G) et du moteur RD-58 (bloc D) du vaisseau lunaire LOK.

Selon l'OKB-1 (aujourd'hui RKK Energia), tous les essais statiques des moteurs sont couronnés de succès.

Les quatre lancements depuis le site 110[12] du cosmodrome de Baïkonour de la fusée lunaire N1 sont tous des échecs dus à une défaillance du 1^er étage.

En juin 1970, autorisation est donnée dix ans après la demande de Korolev de développer pour la N1F un étage supérieur à plusieurs moteurs-fusées cryotechniques (hydrogène liquide/oxygène liquide) nommé bloc Sr. En juillet 1970, l'OKB-276 de Kouznetsov est chargée de développer la N1F d'une capacité de 105 tonnes en LEO. L'ébauche du programme est validée en février 1972[19] puis en mai 1972[20]. Le programme est étudié dès le 1^er janvier 1973. Le Lunar Expeditionary Complex (LEK) comprend toujours un vaisseau Soyouz intégré à une coiffe pressurisée (dite OB), qui permet le passage direct sans sortie extravéhiculaire du module orbital BO au module d'atterrissage L3M. D'une masse de 23-25 tonnes, d'une hauteur de 9,3 m d'une envergure maximale de 9,4 m et d'un diamètre de 4,4 m, il peut largement accueillir trois cosmonautes pour une durée de 90 jours. La séquence de descente et de remontée est la même que pour le LK.

Alors que deux N1F sont prêtes à être lancées (la première au 4^e trimestre 1974), Michine est remplacé par Glouchko, qui annule le 2 mai 1974 les 5^e et 6^e lancements de la N-1 (n^o  8L et 9L), tout comme la totalité du programme lunaire N1-L3, sans qu'aucun décret de la VPK ne l'y autorise[21]. Le 1^er janvier 1975, Glouchko plaide (sans succès) auprès de la même commission en faveur de la base lunaire permanente Vulkan de Michine, qui devait être lancée par des N-1.

Le coût du programme N1-L3 est chiffré en janvier 1973 à 3,6 milliards de roubles, dont 2,4 milliards pour la N1 seule. En 1976, le montant de 6 milliards de roubles est inscrit à pertes et profits.

Photo du lanceur N-1 sur son pas de tir prise en septembre 1968 par un satellite de reconnaissance KH-8 Gambit.

Dès ses débuts l'ensemble du programme spatial soviétique est développé dans le plus grand secret. Seuls les succès font l'objet de longs communiqués officiels toutefois expurgés de tous les incidents rencontrés ou des détails que les responsables soviétiques souhaitent cacher. Le nom des responsables du programme spatial soviétique est également maintenu secret. Le développement du lanceur N-1 s'inscrit dans ce cadre général et aucune information n'est diffusée durant son développement malgré la taille du projet. Toutefois les services secrets américains (le NRO) ont connaissance très tôt de son existence grâce aux photos prises par leurs satellites de reconnaissance Corona. Dès 1963 ils identifient sur des photos satellitaires du cosmodrome de Baïkonour, la construction d'un nouveau complexe de lancement qu'ils baptisent J (c'est le 10ème pas de tir de cette base de lancement). Ils découvrent également le bâtiment d'assemblage de la fusée d'une taille particulièrement importante (200 mètres de long). Bien qu'aucun détail sur la N-1 proprement dite ne leur soit connu à l'époque, ils en déduisent que les Soviétiques ont entrepris de construire un lanceur de la taille de la Saturn V américaine. La forme du bâtiment indique que l'assemblage du lanceur se fera à l'horizontale ce qui rend perplexes les analystes américains qui pensent qu'on frôle l'impossibilité physique compte-tenu de la taille de la fusée (la fusée Saturn V est assemblée à la verticale)[22].

Le président des États-Unis Lyndon B. Johnson tout comme l'administrateur de la NASA James Webb sont informés des progrès du projet soviétique. L'avancement du chantier est plus lent que ce à quoi s'attendent les responsables américains et ce n'est qu'en 1966 que les photos satellitaires font apparaître une accélération des travaux. Les informations sur la N-1 ne sont pas diffusées auprès du public pour ne pas dévoiler les capacités des satellites de reconnaissance. Toutefois dès 1964 James Webb annonce que l'Union soviétique développe un programme similaire au programme Apollo sans mentionner l'existence du lanceur N-1. Quelques informations issues des services de renseignement se diffusent dans la presse à compter de 1966 et James Webb évoque pour la première fois le lanceur N-1 mi-1967. En décembre 1967 un satellite de reconnaissance américain KH-3 parvient à réaliser une photographie à haute résolution d'une fusée N-1 assemblée sur son pas de tir. Le lanceur est baptisé par les analystes grande mère ou également Jay Bird (le geai, Jay se prononce comme la lettre J). La photo très détaillée permet de mettre en évidence la forme conique, très atypique, du lanceur, mais également d'identifier les quatre étages. Les analystes parviennent à déduire de la photo, en s'appuyant sur d'autres sources d'information, que le lanceur n'utilise pas de moteurs performants brûlant de l'hydrogène sur ses trois premiers étages[22].

James Webb et Wernher von Braun (le concepteur de la Saturn V) mentionnent publiquement la fusée soviétique en 1968, que la presse baptise le géant de Webb. De nombreux journalistes, en l'absence de preuves concrètes, qualifient ces propos de rumeurs. L'échec du premier lancement de la N-1 qui a lieu en juillet 1969 est clairement visible sur les photos prises par les satellites de reconnaissance américains qui montrent un pas de tir rasé par l'explosion qui s'est produite très peu de temps après le décollage. À la suite des quatre échecs consécutifs du lanceur, les responsables soviétiques décident d'arrêter le projet et de nier officiellement son existence. Valentin Glouchko, qui a repris le bureau d'études OKB-1 rival qui a conçu la N-1, fait disparaitre toute trace des installations et composants de la N-1[22].

Le programme spatial lunaire soviétique devient pour beaucoup un mythe créé par les responsables américains pour justifier et financer le coûteux programme Apollo. Mais quelques spécialistes occidentaux du programme spatial soviétique tentent de rassembler des preuves de son existence sans avoir accès aux sources des renseignements américains. Charles Patrick Vick parvient à reconstituer la forme et la structure interne du lanceur à partir de la position des bras de service figurant sur une photo de la tour de service de la N-1. Celle-ci a été publiée à la suite d'une négligence de la censure soviétique dans un ouvrage soviétique sur les bases de lancement. Le schéma du lanceur reconstitué figure dans une encyclopédie anglo-saxonne du vol spatial publiée en 1981 qui connait une large diffusion internationale. Au début des années 1980, alors que les autorités soviétiques continuent de nier l'existence de leur programme lunaire, la plupart des spécialistes occidentaux du domaine sont persuadés du contraire. Par contre les détails du programme, les caractéristiques de la propulsion de la fusée, le déroulement d'une mission lunaire, les caractéristiques du vaisseau lunaire restent mystérieux et donnent lieu à de nombreuses spéculations[22].

Ce n'est qu'avec la politique de la glasnost (transparence), mise en place par le dirigeant soviétique Mikhaïl Gorbatchev à compter de 1986, que l'existence du lanceur N-1 et du programme lunaire habité soviétique est officiellement confirmée par les autorités soviétiques. Toutefois ce n'est qu'en 1989 que la première photo de la N-1 est diffusée. C'est également à cette époque qu'on apprend l'existence du premier vol (seuls les trois suivants étaient connus des services secrets). Des informations plus détaillées apparaissent au compte-goutte au cours des années suivantes[22]. La revue spécialisée Znanye Cosmonavtika Astronomiya publie des plans du lanceur N1, issus du journal de Vassili Michine, le successeur de Korolev et ceux-ci seront vendus 190 000 US$ aux enchères, en 1993, aux États-Unis[23].

Des fusées N-1 sont visible dans le film Evangelion 3.0+1.01 Thrice Upon A Time.