N1  Il sogno lunare sovietico che si spense come fuochi d’artificio

È il 3 luglio 1969 e sono le 23:18:32, ora di Mosca. Un gigantesco razzo, spinto da ben trenta motori, si solleva dalla rampa del cosmodromo di Bajkonur. Passano appena 23 secondi dal decollo e quello che avrebbe dovuto rappresentare uno dei più grandi successi della tecnologia spaziale sovietica ricade verso terra, trasformandosi in una gigantesca esplosione che devasta anche le infrastrutture di lancio.

Quel razzo si chiama N1 e, nelle intenzioni della dirigenza sovietica, avrebbe dovuto portare un cosmonauta sulla Luna, contendendo agli americani il primato della conquista del nostro satellite. Ma appena tredici giorni dopo, il 16 luglio 1969, dalla Florida decollerà l’Apollo 11, la missione che porterà per la prima volta due uomini sulla superficie lunare. E quello del 3 luglio non era neppure il primo tentativo: già il 21 febbraio 1969 un altro N1 era stato lanciato da Bajkonur, concludendo il proprio volo dopo poco più di un minuto. Nel tentativo di battere gli americani sul tempo, i sovietici avevano così perso due giganteschi vettori in meno di cinque mesi.

Ma cosa c’era dietro quel razzo? E cosa, dopo altri 2 lanci falliti, ne decretò la fine?

È quello che cercheremo di scoprire con questo articolo. Allacciatevi ai seggiolini, che si parte… cercando di non fare la fine del razzo N1!

 

Dallo Sputnik all’N1

Il 4 ottobre 1957 l’Unione Sovietica stupì il mondo mettendo in orbita lo Sputnik 1, il primo satellite artificiale della storia, utilizzando un vettore derivato dal missile intercontinentale R-7, sviluppato sotto la direzione di Sergej Korolëv. Quattro anni dopo, il 12 aprile 1961, Jurij Gagarin divenne il primo uomo a compiere un’orbita terrestre, confermando la superiorità iniziale dei sovietici nella corsa allo spazio.

Naturalmente, entrambi i programmi spaziali affondavano parte delle proprie radici nella tecnologia missilistica tedesca della Seconda guerra mondiale, argomento che abbiamo già affrontato nell’articolo 1945-1946 – La caccia agli scienziati tedeschi e la conquista dello spazio.

Il 25 maggio 1961, però, il presidente americano John F. Kennedy cambiò le regole del gioco, annunciando davanti al Congresso l’obiettivo di portare un uomo sulla Luna e riportarlo sulla Terra prima della fine del decennio.

Gli americani avevano così un obiettivo preciso e un’organizzazione, la NASA, incaricata di raggiungerlo. In Unione Sovietica la situazione era diversa: diversi uffici di progettazione, guidati da personalità come Korolëv, Čelomej e Jangel, si contendevano programmi, finanziamenti e risorse, mentre le esigenze militari continuavano a condizionare le scelte.

In questo contesto nacque l’N1, inizialmente concepito come vettore pesante per grandi carichi orbitali e missioni spaziali di vario genere, non esclusivamente per uno sbarco lunare. Il suo sviluppo fu autorizzato nel 1962, ma soltanto il 3 agosto 1964 il governo sovietico formalizzò il programma N1-L3 per portare un cosmonauta sulla Luna.

Erano trascorsi oltre tre anni dall’annuncio di Kennedy e il tempo cominciava a scarseggiare. Nel gennaio 1966 morì anche Korolëv, lasciando la direzione del progetto a Vasilij Mišin.

A quel punto i sovietici disponevano di un programma lunare, ma non ancora di un vettore collaudato. Gli americani, nel frattempo, stavano sviluppando il Saturn V seguendo scelte tecniche e organizzative profondamente differenti.

Ed è proprio da queste differenze che dobbiamo partire per capire perché uno dei due razzi riuscì a portare gli uomini sulla Luna, mentre l’altro non superò mai la fase dei lanci sperimentali.

Due programmi, due sistemi

Negli Stati Uniti il programma Apollo venne affidato alla NASA, che coordinava il lavoro delle industrie selezionate attraverso gare e valutazioni tecniche. Boeing, North American Aviation e Douglas Aircraft realizzarono i tre stadi del Saturn V, mentre Rocketdyne ne sviluppò i motori. La politica aveva stabilito l’obiettivo, ma la gestione tecnica e industriale era concentrata in un’unica organizzazione.

In Unione Sovietica, invece, diversi uffici di progettazione statali competevano per ottenere finanziamenti e incarichi. Le scelte non dipendevano soltanto dalla validità tecnica dei progetti, ma anche dagli appoggi politici e militari dei rispettivi dirigenti. Il risultato fu una dispersione di risorse e il protrarsi di programmi concorrenti.

Queste differenze organizzative contribuirono a condizionare anche le scelte tecniche. E proprio nei motori dei due giganteschi razzi, Saturn V e N1, troviamo uno degli esempi più significativi.

Saturn V contro N1: cinque motori contro trenta

Per portare un uomo sulla Luna occorreva una potenza mai raggiunta prima da un vettore spaziale. Americani e sovietici affrontarono il problema seguendo due strade profondamente differenti.

Il Saturn V utilizzava nel primo stadio cinque giganteschi motori F-1, sviluppati dalla Rocketdyne, ciascuno capace di generare circa 690 tonnellate-forza di spinta al livello del mare. L’N1, invece, impiegava ben trenta motori NK-15, progettati dall’ufficio di Nikolaj Kuznecov, ciascuno con una spinta di circa 150 tonnellate-forza.

Ma perché i sovietici decisero di utilizzare trenta motori anziché svilupparne pochi di dimensioni maggiori?

La risposta va cercata anche nei contrasti tra i protagonisti del programma. Sergej Korolëv entrò in conflitto con Valentin Gluško, il principale progettista sovietico di motori a razzo, che per i grandi propulsori sosteneva l’impiego di combustibili ipergolici, più facilmente immagazzinabili ma altamente tossici. Korolëv, invece, preferiva la combinazione ossigeno liquido e cherosene.

Il disaccordo lo spinse a rivolgersi all’ufficio di Kuznecov, che aveva una grande esperienza nei motori aeronautici, ma non disponeva di propulsori a razzo della potenza necessaria per realizzare un primo stadio con pochi motori.

La soluzione fu quindi moltiplicarne il numero. Il progetto iniziale dell’N1 prevedeva 24 motori, ai quali ne furono successivamente aggiunti altri sei per compensare l’aumento della massa del vettore.

Gli NK-15 erano tutt’altro che primitivi: utilizzavano un avanzato ciclo a combustione stadiata, capace di garantire un’elevata efficienza. Ma trenta motori significavano altrettante turbopompe, camere di combustione, sistemi di alimentazione e possibili fonti di guasto.

A differenza del Saturn V, che poteva orientare quattro dei suoi cinque motori principali, l’N1 utilizzava propulsori fissi e controllava l’assetto variandone la spinta. Il sistema KORD sorvegliava il funzionamento dei motori e, se uno si arrestava, poteva spegnere anche quello diametralmente opposto per riequilibrare il razzo. Una soluzione ingegnosa, ma che trasformava il guasto di un singolo propulsore nella perdita di due.

A complicare ulteriormente la situazione contribuivano i collaudi. Gli NK-15 erano sostanzialmente monouso e non erano progettati per essere sottoposti a una prova completa e poi normalmente riutilizzati. I sovietici collaudavano quindi motori campione prelevati dai lotti di produzione, mentre quelli destinati al volo potevano essere installati senza essere mai stati accesi.

Inoltre, non venne realizzato un banco prova per l’intero primo stadio, la cui costruzione avrebbe richiesto ulteriori risorse e tempi. Di conseguenza, i trenta motori, con i relativi sistemi di alimentazione e controllo, funzionavano contemporaneamente per la prima volta soltanto al momento del lancio.

Soltanto con la successiva versione NK-33 venne introdotta la possibilità di effettuare accensioni ripetute, consentendo finalmente prove individuali prima dell’impiego.

Il paradosso dell’N1 fu che, per superare un limite tecnologico, i progettisti sovietici finirono per incontrarne uno ancora più impegnativo. La soluzione adottata richiedeva capacità di integrazione, controllo e collaudo che il programma non riuscì a sviluppare adeguatamente. Una sfida la cui complessità è dimostrata anche dai moderni vettori dotati di numerosi propulsori, realizzati con tecnologie enormemente più avanzate.

I quattro tentativi dell’N1

Tra il febbraio 1969 e il novembre 1972 i sovietici effettuarono quattro lanci sperimentali dell’N1. Nessuno riuscì a completare il funzionamento del primo stadio, ma le cause dei fallimenti furono differenti.

Quattro lanci in quasi quattro anni, quattro fallimenti e nessun primo stadio capace di completare il proprio funzionamento. Nel frattempo gli americani erano arrivati sulla Luna e avevano trasformato quello che nel 1969 era stato un evento straordinario in una serie di missioni ripetute.

 

La fine dell’N1: quando anche la politica spense i motori

Il fallimento del quarto lancio, nel novembre 1972, non segnò immediatamente la fine del programma N1. I progettisti sovietici continuarono a lavorare sul vettore, introducendo modifiche ai sistemi di controllo e adottando i nuovi motori NK-33, evoluzione degli NK-15, che potevano essere collaudati individualmente prima del volo. Altri razzi erano in preparazione e un quinto tentativo era previsto per il 1974. Dal punto di vista tecnico, quindi, i sovietici non avevano ancora gettato la spugna.

Nel frattempo, però, gli americani avevano completato sei allunaggi, portando dodici astronauti sulla superficie lunare. Nel dicembre 1972, con Apollo 17, avevano anche concluso il programma di esplorazione lunare con equipaggio. La gara per arrivare primi era ormai persa e continuare a investire enormi risorse nell’N1 diventava sempre più difficile da giustificare.

Nel 1974 arrivò la decisione politica di interrompere il programma N1-L3, destinando le risorse ad altri progetti spaziali.

Il quinto lancio non ebbe mai luogo. I razzi rimasti furono successivamente smantellati, mentre diversi motori NK-33 vennero conservati e avrebbero trovato impiego in programmi spaziali molti anni dopo.

L’N1 scomparve così senza aver mai completato con successo un volo di prova, ma lasciando dietro di sé un patrimonio tecnologico tutt’altro che trascurabile.

La sua storia dimostra che non basta possedere tecnologie avanzate per realizzare un programma spaziale di successo. Occorrono anche risorse, infrastrutture, capacità di collaudo, organizzazione e il tempo necessario per trasformare un progetto in un sistema affidabile.

Ed erano proprio queste le condizioni che, nella corsa contro il calendario americano, l’Unione Sovietica non riuscì a garantire.

Le Fonti

1. Asif A. Siddiqi – Challenge to Apollo: The Soviet Union and the Space Race, 1945–1974, NASA History Series, 2000. Consultazione e PDF NASA. Studio storico di riferimento sul programma spaziale sovietico, sulle rivalità tra uffici di progettazione e sul programma N1-L3.

2. Boris Chertok – Rockets and People, volume IV: The Moon Race, NASA History Series. Opera completa e PDF NASA. Testimonianza diretta di uno dei protagonisti dell’industria spaziale sovietica, particolarmente utile per le difficoltà tecniche e organizzative.

3. Asif A. Siddiqi – Why the Soviets Lost the Moon Race, Smithsonian Air & Space Magazine, giugno 2019. Leggi l’articolo. Approfondimento sui trenta motori, sui mancati collaudi del primo stadio e sui problemi di finanziamento e coordinamento.

4. Smithsonian National Air and Space Museum – Building a Moon Rocket. Leggi l’approfondimento. Confronto fra Saturn V e N1, configurazione dei vettori, quattro lanci falliti e cancellazione del programma nel 1974.

5. Smithsonian National Air and Space Museum – A Soviet Moonshot: Interpreting the Diaries of Vasily Mishin. Leggi l’approfondimento. Presentazione dei diari del successore di Korolëv, con riferimenti al programma lunare e ai problemi del sistema di controllo dei motori.