Ледяные шлюпки были специально изготовлены по образцу финляндских лодок для зимнего плавания. Они легко вытаскивались из воды, перетаскивались на другую сторону льдины и вновь легко опускались в воду. Как показала исследовательская жизнь участников арктической экспедиции, такие шлюпки оказались для них просто незаменимыми средствами передвижения вокруг ледокола. Макаров скажет о них:

— Если бы мне было приказано оставить «Ермак» и добираться до Северного полюса своим ходом, то мы бы двинулись к нему только на ледовых шлюпках...

Экспедиция была снаряжена самыми современными приборами того времени. Для магнитных наблюдений использовался магнитный теодолит Брамберга. Для астрономических наблюдений — круг Репсольда, круг Пистора, секстаны и 8 хронометров. Для изучения колебаний уровня моря — два мореографа. Для гидрологических и метеорологических исследований — флюктометр, термометры батометры, ареометры и прочее.

Ледокольный корабль в начале июня без всяких происшествий подошел к острову Шпицберген (русские поморы издревле называли его Грумант) и взял курс в район сплошных льдов Арктики. Макаров действительно шел напролом к Северному полюсу земли, шел непроторенной дорогой. Он не имел никаких описаний выбранного пути, который определялся только по компасу днем и ночью по звездам.

По ночам, стоя в штурманской рубке, Макаров заводил разговоры с вахтенными начальниками:

— Шпицберген видели во всей его красе.

— Видели. Все красоты от полярной зимы.

— Острова наши мореходы-поморы называли Грумантом. А как хаживали к нему на своих парусных кочах из Архангелогорода и Мурмана — одна эпопея.

— Ходить по Арктике, держа курс только по звездам, — удивительно, и только. И добычу брали какую: рыбий зуб, пушнину. Песцы на Шпицбергене по сей день людей мало боятся.

— Что там пушнина. Поморы для России новую землю открывали. Столбили ее деревянными крестами своих могил.

— На том им и слава в истории.

— Слава славой. Да жаль, что она на морских картах именами мореходов из Поморья безвестна...

На протяжении всей экспедиции велись самые различные научные исследования: северных вод, арктического льда, земного магнетизма. Исследования велись как самим Степаном Осиповичем, так и его помощниками. Среди них оказалось немало известных в российской науке людей.

Сверхштатный астроном Пулковской обсерватории Борис Павлович Остащено-Кудрявцев был приглашен для производства магнитных наблюдений. Он был крупным специалистом в изучении теории движения малых планет и участвовал в изучении большой Курской магнитной аномалии. По своей инициативе астроном занимался в экспедиции изучением физических свойств арктического льда.

Судовой врач Александр Григорьевич Чернышев посвятил себя зоологии. Он сам изготовил трал, драгу и сетки.

Им исследовались и консервировались все добытые из вод морские организмы (спиртовались) и образцы грунта и камней.

Научно-исследовательской работой занимались два лейтенанта — Константин Федорович Шульц и Исаак Ибрагимович Ислямов. Первый был минным специалистом и исполнял должность старшего офицера ледокола. Он заведовал в экспедиции «кинематографической и электрической частью». Второй являлся гидрографом и занимался изучением ледового покрова.

Межевой инженер Константин Алексеевич Цветков был приглашен в экспедицию для проведения геодезических работ. Поскольку работы по специальности ему почти не находилось, то Цветков стал помощником лейтенанта Ислямова в ведении метеорологических наблюдений. Он же сумел во время короткого пребывания «Ермака» в бухте Адвент получить кривую колебания уровня моря.

Когда Степана Осиповича на одном из заседаний Императорского Географического общества попросили сказать слово о его ближайших помощниках в полярной экспедиции, то он сказал, обращаясь к залу:

— У меня в битве «Ермака» с Арктикой, с ее льдами были прекрасные товарищи. Настоящие соратники по научному делу. И я им всем премного благодарен...

В бухте Адвент по случаю оказалась яхта принца Монакского «Принцесса Алиса». Принц, известный исследователь моря, занимался вопросами океанографии и с большим интересом посетил русский ледокол. Контр-адмирал Макаров, в свою очередь, ознакомился с лабораторией для проведения глубоководных исследований на борту яхты. Она оставила у него самое благоприятное впечатление.

Между хозяином яхты и руководителем российской полярной экспедиции состоялась беседа двух заинтересованных одним делом людей. Разговор, естественно, шел об исследовании арктических вод:

— Ваше величество. Ваша яхта просто чудо для океанографических исследований хоть в Арктике, хоть в тропиках.

— Благодарю за такую оценку известного в мире океанографа. Но меня больше привлекают полярные воды.

— Чем же, извольте спросить?

— Секрета нет. Арктика колыбель европейских мореходов. Викинги, русские поморы. История нескольких столетий. Целая эпоха.

— Действительно, эпоха в мировой истории. Ходили по холодным морям, так мало о них зная.

— Вот почему, господин адмирал, мы с вами и оказались здесь. Вы — на мощном ледокольном красавце, я — на яхте монакского двора. Но цель у нас общая: немного познать Арктику. Вы, как пишут в газетах, решили пробиваться к Северному полюсу?

— Да, это одна из главных целей экспедиции.

— Вас не пугает неудачный опыт норвежца Нансена?

— Нет, ваше величество. У отважного Нансена был только «Фрам». У меня же ледокольный «Ермак».

— Как же вы решили пробиваться к полюсу? Ведь только одни айсберги выглядят устрашающе.

— Путь у «Ермака» только один. К полюсу он пойдет только напролом.

— Тогда пусть Всевышний даст вам удачу в задуманном предприятии. Это такое славное дело.

— А вам, ваше величество, от души желаю еще не раз посетить воды русского Груманта.

— Хорошо, господин адмирал. Спасибо на добром пожелании.

Вице-президент Императорской Академии художеств граф Толстой уговорил начальника полярной экспедиции взять с собой художника. Им оказался Евгений Иванович Столица, ученик академического профессора прославленного живописца Куинджи. Из рейса Столица привез с собой множество натурных зарисовок и арктических пейзажей, поражавших своим безмолвием и суровостью.

К научным работам привлекались и все три штурмана ледокола: Тульский, Николаев и Эльзингер. Они, посменно неся ходовую вахту, с удовольствием участвовали в самых различных исследованиях, не сторонясь черновой работы.

Провидимые научные исследования оказались для участников экспедиции действительно увлекательной работой. На нее тратилось не только все рабочее время, но и большая часть личного. Пример показывал сам Степан Осипович. Он трудился, как обычно, и по ночам.

Экипажу «Ермака» не раз приходилось сталкиваться с подлинными хозяевами арктического ледяного безмолвия — белыми медведями. В макаровском дневнике появилась, например, такая запись:

«Сегодня, в 4 часа утра, вахтенный увидел трех медведей, которые подошли к самому борту: два взрослых и один медвежонок. Оказалось потом, что из взрослых один был самец и одна самка. Разбудили охотников — Пермякова и других, которые погнались за медведями и тотчас же ранили медвежонка. Нужно было видеть эту трогательную сцену, как самка помогала своему раненому детенышу перебираться через торосы. Следующая пуля покончила с детенышем. Как только это случилось, самка, считавшая, вероятно, что детеныш убит самцом, бросилась на него, вцепилась ему в бок своими клыками и нанесла огромную рану, разорвав шкуру почти на полметра. Пока продолжалась эта борьба, подоспели охотники и меткими выстрелами покончили с остальными двумя медведями».

Но, вступив в неравный поединок с безмолвной ледяной крепостью, моряки вскоре поняли, что арктический лед неизмеримо толще, чем в хорошо знакомой северной части Балтики. И Макаров, как трезво мыслящий в сложных ситуациях мореплаватель, решил: дальнейшее упорство бессмысленно и опасно для судна. Мощный ледокол оказался бессилен против сплошного полярного льда.