Исполнял должности гидролога и второго магнитолога. Толль отметил, что Колчак "не только лучший офицер, но он также любовно предан своей гидрологии"9 и "эта научная работа выполнялась им с большой энергией, несмотря на трудность соединить обязанности морского офицера с деятельностью ученого"10. Под руководством Колчака во время плавания проводились комплексные гидрологические исследования, по возможности ежесуточные. Он промерял глубины, выходил в разведку на паровом катере или шлюпке, наблюдал за состоянием льдов, контролировал ежечасный отсчет прилива на зимовке. После его съемок и описей береговая линия западного Таймыра и соседних островов приобрела совершенно новые очертания на картах; один из вновь открытых у берегов Таймыра островов Толль назвал именем Колчака. Поездка Колчака по льду к северу от острова Бельковский стала составной частью исследований, приведших к открытию круглогодичной заприпайной полыньи в этой части океана.

На первой зимовке выстроили специальный снежный домик на островке вблизи рейда "Зари": стены и потолок были укрыты парусиной, а керосиновая печь поддерживала температуру от нуля до плюс трех. Здесь Колчак вместе с Ф.Г. Зебергом вел магнитные наблюдения. С ним же на мысе Челюскин провел полные астрономические наблюдения для уточнения координат мыса.

Зоолога А.А. Бирулю (Бялыницкого-Бирулю) он сопровождал в береговых экскурсиях, проводил в его отсутствие драгировочные работы, передавал ему свои сборы (жуков, пауков, клещей), сообщал орнитологические наблюдения.

Добавим, что "господа ученые" не гнушались принимать участие в снятии с мели судна, в сборе плавника, а когда собаки не в силах были тащить груз сами впрягались в лямку.

Экипаж судна состоял из матросов военного флота, и обязанностью всех трех судовых офицеров было поддержание дисциплины и порядка. Колчаку это удавалось лучше других, без оскорблений, характерных для командира судна Н.Н. Коломейцева: не случайны слова Толля о "лучшем офицере" экспедиции.

Когда Толль решился на отчаянное предприятие - на санях и байдарках добраться до острова Беннетта, - первым кандидатом себе в спутники он выбрал лейтенанта Колчака, и только невозможность оставить "Зарю" без опытнейшего и авторитетнейшего офицера (к тому же выносливого и волевого) заставила Толля отказаться от этого. Похоже, что отправление в путь без Колчака предопределило гибель Толля.

После навигации 1902 г. "Заря", добравшаяся до бухты Тикси, была раздавлена льдами и не имела запасов угля, поэтому экспедиция, снятая пароходом "Лена", через Якутск прибыла в декабре в столицу. Но не вернулся Толль, ушедший с тремя спутниками к острову Беннетта по морскому льду. Надеялись, что он там зазимовал.

Колчак, прибыв в Петербург, предложил Императорской Академии наук, встревоженной участью Толля, организовать немедленно спасательную экспедицию к острову Беннетта на шлюпках. Спутники по РПЭ отнеслись к этой идее скептически ("такое же безумие, как и шаг барона Толля"). Но когда Колчак выразил готовность возглавить предприятие, Академия дала ему средства и полную свободу действий, а боцман и рулевой старшина с "Зари" вызвались идти с ним. Еще четверых участников Колчак нашел среди тюленепромысловиков, специально съездив за ними на Мезень. Сговорившись по телеграфу со своим якутским знакомым, ссыльным П.В. Олениным, Александр Васильевич поручил ему подготовить на побережье собак и тяжелый китобойный вельбот с "Зари", покуда партия Колчака доберется до низовья Яны.

Рассказывал ли Анне Васильевне Колчак об этом самом знаменитом своем путешествии? Если да, то что? Или рассказывала жена Колчака в пору своей дружбы с молодой Тимиревой? Ведь в РПЭ Колчак отправился женихом, а в считанные петербургские дни между двумя экспедициями (тут и вся подготовка, и поездка на Мезень) оказалось не до свадьбы - и Софья Омирова вновь осталась ждать своего жениха.

Добравшись до Казачьего на Яне, Колчак не находит там вельбота. Дорог каждый день, и назавтра он садится в нарты и на оленях спешит в Тикси, куда почти тысяча верст. Прибыв на "Зарю", узнает, что вельбот отправлен на оленях, поворачивает назад и почти одновременно с вельботом прибывает в Казачье. Теперь первая забота - выкормить 161 купленную собаку (год выдался с плохим уловом рыбы, и собак в хорошем состоянии было не купить).

В начале мая экспедиция отправляется в путь. На двух нартах, запряженных тридцатью собаками, везут вельбот; спереди и сзади - еще десять нарт, везомых тринадцатью собаками каждая, с людьми и припасами. Снег и лед делаются уже рыхлыми, нарты с тридцатипудовым вельботом постоянно проваливаются, приходится идти по ночам, когда подмораживает. Часты громадные торосы, в которых приходится прорубать путь. Собаки выбиваются из сил, нарты с вельботом приходится тащить и людям.

При движении через Новосибирские острова дважды приходится менять первоначальный план: изменить маршрут, раньше отделиться от вспомогательной партии, ради экономии провизии скормить собакам часть оленей, добытых охотой, а потом все-таки убить часть собак...

В ожидании вскрытия моря команда Колчака охотится на оленей, уток и гусей. Приделывают к вельботу полозья из плавника, чтобы легче было вытягивать его на лед и, в случае нужды, волочить по льду своей силой. Первая попытка выйти в море оказалась неудачной из-за массы мелкого льда, через который не пробиться.

18 июля - начало плавания. День за днем - сплошной густой снег. "Мне никогда не приходилось видеть такой массы снега во время арктического лета; снег шел не переставая густыми хлопьями, заваливая все на вельботе мягким, влажным покровом, который таял в течение дня, вымачивая нас хуже дождя и заставляя испытывать ощущение холода сильнее, чем в сухие морозные дни. Время от времени, для отдыха и чтобы согреться, мы предпринимали высадку на берег. Находя проход в ледяном вале, мы входили в тихую, точно в озере, полосу воды, шириной иногда около кабельтова, и сейчас же садились на мель. Приходилось влезать всем в воду и тащить, насколько хватало сил, вельбот ближе к берегу. Затем мы переносили палатку и необходимые вещи на берег, разводили костер из плавника, отдыхали и принимались снова бродить по ледяной воде, пока не удавалось вытащить вельбот на глубокое место, где мы ставили паруса и отправлялись дальше. Иногда мы выбирали площадку прямо на торосе и устраивались на ней, предпочитая предпринимать довольно отдаленные экскурсии за плавником на берег, чем перетаскивать вельбот по отмелям" (из печатного отчета Колчака). Таким был путь вдоль земли Бунге, и похожим вдоль острова Фаддеевский.

Далее необходимо пересечь Благовещенский пролив, с прихотливыми приливо-отливными течениями, мелями, мощными ледяными заторами: подобие могущественной реки в ледоход. Эта часть плавания оказалась самой трудной.

На последнем, уже в открытом океане, переходе (от Новой Сибири до Беннетта) море гладко, как стекло, зато сплошной туман. Двое суток почти беспрерывного хода. Редкие льдины, дающие пристанище для отдыха и еды. Стремительный сон после 12-часовой гребли на сравнительно небольшом ледяном обломке (ночью он треснул под ними, вельбот едва не унесло). Наконец 4 августа цель достигнута.

При обследовании острова Колчак, переходя морской залив по льду, провалился в трещину, ушел под воду. Вытащен, переодет, одежда высушена на солнце...

Выяснилось, что Толль со спутниками ушел с острова в начале прошедшей зимы. Нашли и вывезли документы Толля и научные материалы - составленную им карту и ту часть геологических коллекций, которую могла взять шлюпка. Покинув остров 7 августа, 27-го вернулись к исходному пункту плавания (обратный путь оказался труднее, попали в бурю). С участием вспомогательных групп осмотрели берега Новосибирских островов и прежде заложенные склады. Следов Толля не было нигде - гибель его была несомненной. До замерзания моря начальник экспедиции оставался на Котельном, в октябре перешел на материк. Штурманские свои задачи он выполнил превосходно. Все спасатели вернулись целы и невредимы11.