Анатолий Федорович Воронов (1930–1993) вспоминал, что в тот раз при подготовке к запуску присутствовали космонавты. Они поднимались на самый верх огромной ракеты, осматривали и изучали лунный ракетный комплекс. Поздно вечером они наблюдали за стартом из гостиницы: "Вдруг вспыхнуло, мы успели сбежать вниз, и в это время ударной волной выбило все стекла. После падения ракета взорвалась прямо на стартовой площадке…"

Причиной взрыва стало попадание постороннего предмета в кислородный насос двигателя № 8 за 0,25 секунды до подъема. Это повлекло взрыв насоса, а затем и самого двигателя.

Двух катастроф "Н-1" по вине низкой надежности первой ступени было вполне достаточно, чтобы заговорить о необходимости изменений в процессе подготовки ракеты к старту. Конструкторам ЦКБЭМ пришлось признать, что стратегия отработки нового носителя выбрана неправильно. Большая ракетно-космическая система должна выполнять свою основную задачу с первой же попытки — для этого все, что только можно испытать, должно быть испытано на Земле. Сама система должна строиться на основе многоразовости действия и больших запасов по ресурсу.

Однако создавать полномасштабный стенд для испытаний первой ступени было уже поздно. Поэтому ограничились введением дополнительных устройств безопасности.

Третий пуск "Н-1" ("6Л") был осуществлен с уцелевшего стартового комплекса 27 июня 1971 года. В качестве полезной нагрузки был установлен лунный ракетный комплекс с макетами "ЛОК" и "ЛК". В 2:15 ракета оторвалась от стартового стола и начала подъем. На этот раз в программе полета был предусмотрен маневр увода ракеты-носителя от стартового комплекса. После его выполнения из-за возникновения неучтенных газодинамических моментов в донной части ракета стала поворачиваться по крену с постоянным ускорением. От больших перегрузок на 49-й секунде полета начал разрушаться блок "Б", и от комплекса оторвался головной блок вместе с третьей ступенью, которые упали в 7 км от стартового комплекса. Первая и вторая ступени продолжили полет. На 51-й секунде КОРД отключила все двигатели блока "А", ракета упала в 20 км и взорвалась, образовав глубокую воронку.

Последнее испытание ракеты-носителя "Н-1" ("7Л") со штатным "ЛОК" и "ЛК", выполненным в беспилотном варианте, было проведено 23 ноября 1972 года. На 90-й секунде полета в соответствии с программой за три секунды до отделения 1-й ступени двигатели начали переходить на режим конечной тяги. Были отключены шесть центральных двигателей, отработавших расчетное время. Скорость подъема резко снизилась. От этого возник непредвиденный гидравлический удар, в результате чего двигатель № 4 вошел в резонанс, от которого разрушились топливные трубопроводы, и начался пожар. Ракета взорвалась на 107-й секунде.

Хотя ни одной ракете "Н-1" так и не удалось выполнить программу запуска, конструкторы продолжали работу над проектом. Следующий, пятый, старт был запланирован на август 1974 года, но не состоялся. В мае 1974 года советская лунная программа была закрыта, а все работы над "Н-1" прекращены. Две готовые к пускам ракеты, "8Л" и "9Л", были уничтожены.

От "Н-1" удалось сохранить только 150 двигателей "НК", изготовленных для различных ступеней ракеты. Николай Дмитриевич Кузнецов, несмотря на распоряжение правительства, законсервировал их и хранил долгие годы. Как показало время, делал он это не напрасно. В 1990-е годы двигатели приобрели американцы, чтобы использовать на своих ракетах.

Реализация программы полета человека на Луну требовала новых данных об этом небесном теле. Кроме того, советские ученые собирались закрепить за собой очередной приоритет, раньше американцев мягко посадив на поверхность Луны аппарат с телекамерами. Этот проект, проходивший в конструкторской документации под обозначением "Е-6", был введен в советские космические планы Мстиславом Всеволодовичем Келдышем. Идею поддержал и Сергей Павлович Королев.

По инициативе последнего, 10 декабря 1959 года глава государства Никита Хрущев подписал Постановление ЦК КПСС и Совета Министров об осуществлении мягкой посадки на Луну автоматической станции, снабженной специальной телевизионной аппаратурой и научными приборами, позволяющими понять, можно ли в принципе передвигаться по поверхности Луны. Дело в том, что в те времена была очень популярна гипотеза австрийского астрофизика Томаса Голда (1920–2004) о том, что всю Луну покрывает многометровый слой мелкодисперсной пыли, в котором легко утонет любой искусственный объект. Несколько позже эту гипотезу обыграл Артур Кларк в научно-фантастической повести "Лунная пыль" ("А Fall of Moondust", 1961) — в ней очень драматично описан процесс погружения лунохода "Селена" с туристами в море лунной пыли.

Существует растиражированная легенда, будто бы Сергей Королев на одном из совещаний, когда снова всплыл вопрос о лунном грунте, оторвал от газеты полоску и написал на ней: "Луна твердая!" И действительно, сохранилась собственноручная записка главного конструктора, в которой он высказывает свои соображения относительно несущих способностей лунной поверхности: "Достаточно твердый грунт типа пемзы". Однако на листке с запиской стоит и ее дата — 28 октября 1964 года, и относится она к выбору посадочного устройства для… лунного корабля пилотируемого комплекса "Л-3".

А первые беспилотные аппараты в королёвском бюро, ОКБ-1, решили сажать не на опоры, а с помощью надувных амортизаторов. Идея состояла в том, что надувался большой мяч, а внутри него находилась "Е-6" с лепестками. При такой системе можно было производить прилунение со скоростью до 15 м/с.

Объявление о намерении США победить в лунной гонке стимулировало продвижение проекта, и 23 марта 1962 года вышло новое постановление, которое жестко определяло начало пусков по теме "Е-6": начало 1963 года.

Носителем нового космического аппарата должна была стать ракета "Молния", представлявшая собой очередную модификацию "Р-7". Во всех блоках новой ракеты использовались одни и те же компоненты топлива: жидкий кислород и керосин. Доработка наземного оборудования применительно к новой ракете проводилась так, чтобы сохранялась возможность использовать его в измененном варианте для двух- и четырехступенчатых носителей. По аэродинамической схеме новый носитель был близок к трехступенчатой ракете "Восток", с помощью которой запускались предыдущие "лунники".

Двигатели были заимствованы из более ранних проектов: для первой и второй ступеней — от ракеты "Р-7", для третьей ступени (блок "И") — ракеты "Р-9". Четвертая ступень (блок "Л") имела конструктивные особенности, обусловленные тем, что запуск ее двигательной установки должен был происходить в условиях невесомости через полтора часа полета по околоземной орбите, а не сразу после окончания работы третьей ступени. Поэтому на блоке "Л" требовалось установить сисгему стабилизации и ориентации на время паузы, а также устройство обеспечения запуска в невесомости.

К началу летно-конструкторских испытаний "Молнии" определился и облик станции "Е-6". Она включала в себя собственно аппарат для изучения Луны, двигательную установку, отсек системы управления и различного оборудования, устанавливаемого на корпусе ракеты. Основные системы лунного аппарата находились внутри герметичного контейнера, по форме близкого к сфере. Корпус "лунника" состоял из двух полуоболочек — внутри была установлена рама с приемнопередающей аппаратурой, приборами командной радиолинии, электронными программно-временными устройствами, химическими батареями, приборами автоматики, научной и телеметрической аппаратурой. В нижней полуоболочке были закреплены вентилятор, электроклапан и радиатор системы терморегулирования, а в верхней — телевизионная система и счетчики космической радиации. Снаружи на корпусе были установлены четыре лепестковые антенны, четыре штыревые антенны с подвешенными на них эталонами яркости и три двугранных зеркала. Лепестковые и штыревые антенны и зеркала при посадке находились в сложенном положении.