Неудачным, принесшим множество огорчений Дмитрию Ивановичу, оказался замысел ледокольной полярной экспедиции, к которой он начал готовиться еще с весны 1897 года, как только узнал от вице-адмирала С. О. Макарова о его идее «исследовать Ледовитый океан при посредстве ледоколов». С тех пор они стали единомышленниками и энтузиастами прокладки Северного морского пути. Евразиец Витте, которому была очень близка мысль связать Берингов пролив с другими русскими морями, сразу поддержал эту блестящую идею. Уже к осени того же года был решен вопрос о правительственном финансировании строительства современного, по последнему слову науки и техники, ледокола, а Менделеев был включен в комиссию по его проектированию. Из нескольких вариантов комиссия останавливается на предложении английской судостроительной фирмы из Ньюкасла. Изумляют сроки исполнения русского заказа: в конце 1897 года Макаровым был подписан договор на строительство ледокола, названного по имени сибирского атамана «Ермаком», что, несомненно, должно было греть душу Менделеева, а уже в феврале 1899-го над «Ермаком» был поднят русский триколор (вместо Андреевского флага, поскольку военно-морское начальство не поддерживало «полярных» идей Макарова). Строительство велось под неусыпным надзором самого Макарова и с использованием его новаторских разработок.
По настоянию Менделеева модель «Ермака» была сначала испытана и доработана в опытовом бассейне, где были проведены исследования мощности, скорости и работы винтов будущего корабля, а также предложено важное техническое новшество для уменьшения поперечной качки корпуса. В дальнейшем на верфи присутствовал представитель Менделеева, следивший за ходом работ, которые Дмитрий Иванович считал наиболее ответственными. В том же году Менделеев и Макаров подают Витте записку «Об исследовании Северного полярного океана во время пробного плавания ледокола «Ермак»». Экспедиция намечалась на лето 1899 года и включала в программу, кроме главной задачи, обширные астрономические, магнитные, метеорологические, гидрологические, биологические и химические исследования. 1 марта 1899 года «Ермак» покинул Ньюкасл и взял курс на Кронштадт, где ему суждено было пережить свой первый триумф — он освободил из ледяного плена корабли Кронштадтской эскадры. Затем новый ледокол с легкостью проделал то же на рейдах портов Ревеля и Петербурга.
До самого конца активной подготовки к предстоящей экспедиции, в которую Менделеев решил взять с собой своего незаменимого Ф. И. Блюмбаха и талантливого инженера В. П. Вуколова, которого высоко ценил еще со времени работы над бездымным порохом, практически до отплытия никто из действующих лиц этой драматической истории не подозревал, что горячие союзники Менделеев и Макаров решительным образом разойдутся во мнениях, когда речь зайдет о маршруте плавания и руководстве научными исследованиями. Макаров, которого более всего интересовал конкретный вопрос о возможности проводки торговых судов в Карском море с выходом к устьям Оби и Енисея, считал, что «Ермак» пойдет, огибая сушу и избегая захода в центральную полярную область с ее многолетними льдами; Менделеев же настаивал на более коротком и более решительном броске: сначала прорубить путь к Северному полюсу, а затем «спуститься» оттуда к Сахалину. Что касается руководства научными исследованиями, то вице-адмирал полагал, что поскольку на судне должен быть один командир, то ему же следует поручить и руководство научной частью экспедиции. Менделеев категорически возражал. Решающее объяснение произошло в кабинете Витте, после чего Менделеев и его товарищи отказались от участия в ледокольном плавании.
Опытный мореход Макаров, проявляя осторожность в прокладке маршрута будущей экспедиции, заранее высказывал опасения, что проход через полярные льды в Тихий океан может оказаться не под силу даже такому мощному ледоколу, как «Ермак». «Будет неудивительно, — писал он, — если один ледокол не справится с задачей, которую я предназначил для двух».
В назначенный день «Ермак» покинул Кронштадт и двигался до тех пор, пока льды не повредили его корпус и не поломали винт. Судно достигло отметки 8°28′ и повернуло назад. Участники плавания добыли богатый научный материал и выявили ряд проектных недостатков корабельного корпуса. В январе 1901 года «Ермак», отремонтированный и конструктивно усиленный на родной судоверфи, под командованием Макарова берет курс на северо-западную оконечность Новой Земли с дальнейшей целью, обогнув мыс Желания, достичь острова Диксон. На этом пути судно попадает в ледовую ловушку и почти месяц дрейфует, зажатое матерыми льдами. Вырвавшись из ледяного плена, «Ермак» первым из русских кораблей достиг Земли Франца-Иосифа и провел океанографические исследования северо-восточной части Баренцева моря. Затем Макаров сделал еще одну попытку обогнуть Новую Землю и выйти в Карское море, но преградившие ему дорогу льды оказались непреодолимыми. «Ермак» вернулся в Кронштадт. На этом макаровская ледовая одиссея закончилась — адмиралу указали, что у него, назначенного главным командиром Кронштадтского порта и военным губернатором города, достаточно и других, более соответствующих его званию задач. Их решением он и занимался вплоть до «несчастной», как часто пишут, Русско-японской войны. Это слово, увы, точно подходит применительно к Макарову — ему суждено было стать одним из ее героев и жертв, погибнув на подорвавшемся и затонувшем броненосце «Петропавловск».
Но Менделеев, рассорившись с Макаровым, продолжает упрямо работать над планом собственной полярной экспедиции. Он создает несколько проектов нового ледокола с разной конструкцией корпусов и бортов, а также с разными вариантами размещения судовых механизмов. Впервые в ледоколостроении он предполагал использовать в качестве основного двигателя двухэтажную пароэлектрическую установку, а также электрифицировать якорное, рулевое и грузовое устройства. Помимо гребных винтов он спроектировал особые устройства для разрушения льда (одно из них представляло собой колеса с шипами). Среди эскизов ледоколов есть даже изображение подводного (подледного) судна водоизмещением 2100 кубических метров с пневматическим двигателем.
Но как ни увлечен Дмитрий Иванович проектами судов будущего, он прекрасно понимает, что в реальности более всего для его целей подходит «Ермак». В 1901 году он вновь обращается в Министерство финансов с просьбой посодействовать его экспедиционному проекту в Совете по делам торгового мореплавания, возглавляемом великим князем Александром Михайловичем. «Однажды рано утром, — пишет в воспоминаниях В. И. Ковалевский, — он зашел ко мне в министерство в сильно возбужденном состоянии. «Я много потратил труда, — сказал он с беспокойством, — чтобы попытаться найти надежный путь к Северному полюсу. Для нас это имеет огромное значение как ближайший путь к Дальнему Востоку. Вот мой проект с необходимыми картами и графиками, переписанный в нескольких экземплярах. Я твердо решил привести его в исполнение, уверенный в удаче настолько, что беру с собой дорогих мне Анну Ивановну и сына Ванюху. Мне хочется сделать доброе дело для моей Родины. Вот вам один экземпляр моей работы, поезжайте к великому князю Александру Михайловичу и попросите его помочь мне так же, как он помогал адмиралу Макарову».Я сказал, что еду сейчас к великому князю, но на успех не рассчитываю. Князь отнесся несочувственно, не взял от меня экземпляра проекта и сказал: «Такому дерзкому человеку, как Менделеев, я помочь отказываюсь». Я вернулся от князя с большим огорчением и сообщил Д. И. о своей неудачной миссии. Д. И. между тем сидел у моего камина и нетерпеливо меня поджидал. Он курил свои «крученки» одну за другой. Тут же Менделеев бросил все экземпляры своего проекта в камин. Во всяком случае, сколько мне известно, после его кончины ни одного экземпляра проекта не оказалось».
Остается добавить, что богатырская сила «Ермака» в те предвоенные годы так и осталась неиспользованной, он больше не искал проходов в полярных льдах. Между тем в будущем эта задача будет выполнена, и в последующие десятилетия тот же, хотя и постаревший, «Ермак» не раз пройдет по Северному морскому пути.
