Кроме беспилотных объектов, ОКБ активно вело разработку пилотируемых КК, называемых ракето- и космопланами. В рамках таких проектов предполагалось создать корабли, обеспечивающие полет человека в космическом пространстве и безопасное возвращение его на Землю. В разгар работ над космопланами 3 августа 1964 г. В. Н. Челомеем был подписан аванпроект корабля ЛК-1 с одним космонавтом для облета Луны по петлеобразной траектории.
Предполагалось, что запуск ЛК-1 будет производиться мощной трехступенчатой РН УР500К. Опираясь на характеристики носителя, проектанты рассматривали корабль, состоящий из трех блоков: разгонного, приборно-агрегатного и возвращаемого аппарата (ВА), напоминающего по форме американский КК «Джемини» (находящийся в передней части корабля, он закрывался обтекателем).
Спасение космонавта в случае аварии РН предполагалось осуществлять путем увода ВА с помощью пороховой аварийной двигательной установки (АДУ), которая крепилась сверху ВА.
Имея коническую форму, ВА обладал небольшим аэродинамическим качеством, позволяющим ему осуществлять управляемый спуск со второй космической скоростью в атмосфере Земли при приемлемых перегрузках и с посадкой в заданном районе территории Советского Союза.
Электропитание систем КК предполагалось осуществлять с помощью солнечных батарей, которые раскрывались после выхода корабля на траекторию полета к Луне.
При рассмотрении проекта ЛК-1 обращает на себя внимание достаточно малая масса и небольшие габариты ВА. Постепенно оптимизируя характеристики систем КК и носителя, проектантам удалось увеличить эту массу и разместить в ВА еще одного космонавта. Работы по кораблю ЛК-1 были прерваны в конце 1965 г, вследствие ориентации лунной программы на корабль Л1 разработки ОКБ-1.
Космический корабль Л1 для облёта Луны
(ОКБ-1)
Опираясь на ранее проведенные исследования по темам «Союз» и H1, а также ознакомившись с работами ОКБ-52 В. Н. Челомея по РН УР500К и кораблю ЛК-1, С. П. Королев 15 декабря 1965 г. на совещании главных конструкторов представил аванпроект корабля Л1 для облета Луны. Согласно этому проекту предполагалось осуществить облет кораблем «Союз» в облегченном варианте. Запуск корабля с околоземной орбиты осуществлялся бы при помощи разгонного блока «Д». Выведение комплекса «разгонный блок-корабль» на низкую околоземную орбиту должно было осуществляться носителем УР500К.
Преимущество проекта С. П. Королева перед проектом В. Н. Челомея заключалось в том, что у ОКБ-1 уже был опыт в разработке и создании пилотируемых КК «Восток» и «Восход» и шла успешная работа по программе «Союз», проводимая широким фронтом в этот период времени. Кроме того, определенную роль в решении о начале работ по проекту Л1 сыграл большой авторитет С. П. Королева.
Как и проект ЛК-1 программа Л1 предусматривала облет Луны и возвращение на Землю КК с экипажем из двух человек. Из за малых сроков, отводимых на реализацию программы, предусматривалось максимальное использование существующей наземной базы, документации и материальной части программы «Союз». Жесткие лимиты, налагаемые носителем УР500К и блоком «Д», ограничивали массу корабля Л1 величиной в 5,1–5,2 т. По этим причинам проектанты были вынуждены всячески облегчить «Союз», стараясь при этом сохранить показатели его надежности. Так, в частности, с корабля были сняты бытовой отсек, часть систем СА (в том числе запасная парашютная система) и часть систем ПАО (одна из четырех секций в каждом «крыле» солнечных батарей и дублирующий ЖРД сближающе-корректирующей ДУ), Вместе с тем в конструкцию «Союза» были внесены существенные изменения, позволяющие использовать его для облета Луны. Были модернизированы система ориентации и управления движением система управления бортовым комплексом аппаратуры, система радиосвязи с Землей, введена остронаправленная антенна. Увеличено число реактивных сопел, управляющих движением СА на участке спуска в атмосфере. Теплозащитный экран СА был доработан в расчете на нагрев при спуске со второй космической скоростью.
На атмосферном участке выведения корабль Л1 был закрыт аэродинамическим обтекателем, специально разработанным для этих целей. В случае аварии носителя увод СА предполагалось осуществить с помощью системы аварийного спасения (САС) имеющей более мощную ДУ, чем САС корабля «Союз». Так как бытовой отсек корабля «Союз» на аппарате Л1 отсутствовал, захват спускаемого аппарата ложементами обтекателя в момент включения двигательной установки САС должен был осущесталяться за специальный опорный конус, пристыкованный в верхней части СА. Через люк в головном обтекателе, проход в центре этого конуса и люк в СА космонавты на старте попадали в корабль. На околоземной орбите перед включением блока «Д» опорный конус сбрасывался.