Эскизный проект ракетно-космических систем на базе «Н-1» Сергей Королев утвердил 16 мая 1962 года. Он содержал 29 томов и 8 приложений. В проекте, который подписали все заместители Королева, ставились следующие основные задачи (цитирую по книге Бориса Чертока «Ракеты и люди. Лунная гонка», 1999):

«А. Выведение тяжелых космических летательных аппаратов (КЛА) на орбиты вокруг Земли с целью исследования природы космического излучения, происхождения и развития планет, радиации Солнца, природы тяготения, изучения физических условий на ближайших планетах, выявления форм органической жизни в условиях, отличных от земных, и т. д.

Б. Выведение автоматических и пилотируемых тяжелых ИСЗ на высокие орбиты с целью ретрансляции передач телевидения и радио, обеспечения прогноза погоды и т. д.

В. При необходимости вывод тяжелых автоматических и пилотируемых станций боевого назначения, способных длительно существовать на орбитах и позволяющих производить маневр для одновременного вывода на орбиту большого количества ИСЗ военного назначения».

Далее декларировались основные этапы освоения космоса:

• «Облет Луны с экипажем из двух-трех космонавтов;

• вывод КЛА на орбиту вокруг Луны, высадка на Луну, исследование ее поверхности, возвращение на Землю;

• осуществление экспедиции на поверхность Луны с целью исследования почвы, рельефа, проведения изысканий по выбору места для исследовательской базы на Луне;

• создание на Луне исследовательской базы и осуществление транспортных связей между Землей и Луной;

• облет экипажем в два-три человека Марса, Венеры и возвращение на Землю;

• осуществление экспедиций на поверхность Марса и Венеры и выбор места для исследовательской базы;

• создание исследовательских баз на Марсе и осуществление транспортных связей между Землей и планетами;

• запуск автоматических аппаратов для исследования околосолнечного пространства и дальних планет системы (Юпитер, Сатурн и др.)».

К сожалению, ни один из этих этапов так и не был реализован в полном объеме. Недостижимой мечтой кажутся они нам и сегодня. Дело в том, что ракету «Н-1» так и не сумели заставить летать.

21 февраля 1969 года состоялся ее первый запуск. Целью полета являлся вывод на лунную орбиту беспилотного корабля «Союз 7К-Л1А». Однако из-за возникших высокочастотных колебаний произошло разрушение трубопроводов в первой ступени. После начала пожара, повредившего систему управления, двигатели первой ступени были выключены, и ракета упала в 52 км от старта.

3 июля состоялся второй запуск ракеты «Н-1». Внесенные в конструкцию первой ступени изменения не помогли. Сразу после старта в топливный насос одного из двигателей попал посторонний металлический предмет, после чего насос разрушился и возник пожар. Через 23 секунды после старта полностью заправленная ракета обрушилась на стартовый комплекс и практически уничтожила его. Была повреждена и находившаяся поблизости вторая стартовая площадка. На восстановление разрушенного и внесение новых изменений в конструкции ракеты ушло два года.

Третий пуск «Н-1» был осуществлен с уцелевшего стартового комплекса 27 июня 1971 года. В качестве полезной нагрузки был установлен лунный ракетный комплекс. Сразу после запуска ракета стала поворачиваться по крену. От больших перегрузок при вращении на 49-й секунде от комплекса оторвался головной блок вместе с третьей ступенью, которые упали в 7 км от стартового комплекса.

Последнее испытание ракеты-носителя «Н-1» было проведено 23 ноября 1972 года. На 90-й секунде полета в соответствии с программой за три секунды до отделения первой ступени двигатели начали переходить на режим конечной тяги. Были отключены шесть центральных двигателей, отработавшие расчетное время. Скорость подъема резко снизилась. Из-за этого возник непредвиденный гидравлический удар, в результате чего один из двигателей вошел в резонанс, от которого разрушились топливные трубопроводы и начался пожар. Ракета взорвалась на 107-й секунде, похоронив надежды на межпланетные полеты.

В мае 1974 года все работы над «Н-1» были прекращены. От огромной программы удалось сохранить только сто пятьдесят двигателей, изготовленных для различных ступеней ракеты. Конструктор Николай Кузнецов, несмотря на распоряжение правительства, законсервировал их и хранил долгие годы. Как показало время, делал он это не зря. В 1990-е годы они были приобретены американцами для использования на ракетах «Атлас».

Параллельно с ракетой «Н-1» в бюро Сергея Королева разрабатывались проекты межпланетных кораблей для полета на Марс. Первые прикидки по пилотируемой экспедиции Королев поручил сделать группе конструктора Михаила Тихонравова еще в 1959 году.

Эскизный проект предусматривал создание на околоземной орбите из отдельных блоков гигантского «Марсианского пилотируемого комплекса» («МПК»). Его масса оценивалась в 1600 т. Двигатели работали на жидком кислороде и керосине. Для выведения всей этой махины на орбиту предполагалось осуществить от 20 до 24 пусков сверхтяжелых ракет-носителей. Экспедиция была рассчитана на тридцать месяцев, при этом около года планировалось посвятить непосредственному изучению планеты – с орбиты спутника и на ее поверхности. Возвращаемый на Землю корабль должен был иметь массу 15 т. Прежде чем осуществить экспедицию, должен был состояться испытательный полет корабля (несколько меньших размеров), которому предстояло облететь Марс, изучив его с расстояния. Старт первого корабля запланировали на 8 июня 1971 года.