Окрыленный успехом в Гренландии, пересеченной им на лыжах в 1888 г., Фритьоф Нансен принялся за подготовку к новой большой экспедиции под норвежским флагом, притом совершенно необычным способом. План Нансена заключался в том, чтобы построить специальное судно, которое, благодаря своей форме, смогло бы пересечь Северный Ледовитый океан вместе с дрейфующим льдом. Нансен был уверен в том, что течение пронесет льды и вмерзший в них корабль через район полюса. Его убедила в этом находка обломков американского судна «Жаннетта», раздавленного льдами у берегов Восточной Сибири, за тысячи километров у юго-западной Гренландии. Нансен разработал специальную конструкцию судна яйцевидной формы: благодаря ей напор льдов не сможет раздавить корабль, он будет выталкивать его на поверхность. Почти никто из полярных авторитетов не поддержал план Нансена, кроме первооткрывателя Северного морского пути Норденшельда и русских ученых, оказавших его экспедиции практическую помощь. Он получил от них данные о метеорологических условиях на арктическом побережье России, к востоку от Новосибирских островов. Русский полярный геолог Эдуард Толль дал совет именно от них начать дрейф «Фрама», а не от Берингова пролива, как предполагал первоначально Нансен. Корабль построен, и жена Нансена Эва дала ему имя «Фрам» («Вперед»).
21 июля 1893 года «Фрам» снялся с якоря. На его борту – 13 человек, готовых достичь Северного полюса и установить там норвежский флаг без знаков унии со Швецией, за освобождение от которой тогда боролась Норвегия. В сентябре миновали самую северную точку материка Евразии – мыс Челюскина.
22 сентября «Фрам» достиг точки к северу от Новосибирских островов на 77-й параллели. Внезапный удар заставил всех выскочить на палубу – судно уткнулось в ледяное поле, простиравшееся до самого горизонта. Лед взял судно в плен и, как предполагал Нансен, увлек его с собой. Первые месяцы дрейф был очень медленным, и даже опасались, не попал ли «Фрам» в ту часть Ледовитого океана, где лед совершает круговое движение, не достигая полюса.
К полюсу придется идти на лыжах… 27-летнему Ялмару Юхансену Нансен предложил быть своим спутником, тот с радостью согласился. Нансен и Юхансен не добрались до Северного полюса, но вышли к Земле Франца-Иосифа. Провели там долгую темную зиму, не имея никаких средств к существованию. Но они сохранили ружье и патроны и охотились, создав достаточные запасы мяса, а главное, им удалось не утерять волю к жизни и к завершению начатого дела. Это был один из редких случаев в истории полярных (и не только полярных) зимовок, когда не было ни цинги, ни трагического исхода. Конечно, трудно сказать, как бы все закончилось, если бы не произошла совершенно невероятная встреча Нансена с руководителем английской экспедиции на южной окраине Земли Франца-Иосифа, на мысе Флора. Корабль английской экспедиции доставил Нансена и Юхансена в Норвегию, а ровно через неделю пришел «Фрам», покинувший дрейфующие льды 16 августа 1896 года. Точно нанесенная на карту причудливо изломанная линия дрейфа, впервые протянувшаяся через весь ледовитый океан, показала генеральное направление, по которому происходит вынос льда из северной полярной области.
…Победоносно завершив свой бросок к Южному полюсу, Амундсен все же не оставил мысль о дрейфе в Северном Ледовитом океане. И он организовал экспедицию, правда, на другом судне, построенном по образцу нансеновского «Фрама», получившем имя норвежской королевы – «Мод». Экспедиционное судно, научные работы на котором возглавил Харальд Свердруп, покинуло Норвегию 24 июня 1918 года и направилось к северным берегам России, как раз в те дни, когда в ней начал разгораться пожар гражданской войны.
Карское море было переполнено льдом, и «Мод» с большим трудом пробирается вперед. Но все же 1 сентября удалось достичь устья Енисея, посетить остров Диксон, на котором начала действовать радиотелеграфная станция. На борт «Мод» погружены десять отборных сибирских лаек и сто пять бочек солярки. Через десять дней издалека увидели огромный гурий, сооруженный сорок лет назад на мысе Челюскина А. -Э. Норденшельдом. Миновав северную оконечность Евразии, судно не смогло уйти далеко и у северо-восточных берегов Таймыра, в небольшой бухте, именуемой с тех пор Бухтой Мод, остановилось на зимовку. Амундсен предполагал ее неизбежность, он только не ожидал, что через несколько недель тяжелейшей борьбы со льдами в конце лета следующего года придется встать на вторую зимовку, теперь в Восточно-Сибирском море, около острова Айон, у входа в Чаунскую губу. На судне осталось восемь человек после того, как двух матросов Амундсен отправил с почтой на Диксон. Они погибли, не дойдя до радиостанции.
В июле 1920 года «Мод» вошла в Берингов пролив, став третьим в истории кораблем, совершившим плавание северо-восточным проходом в Тихий океан. Амундсен же, вышедший в Берингов пролив в 1906 году с востока, завершил, таким образом, свое кругосветное полярное путешествие. «Мод» прибыла в поселок Ном на Аляске, а затем вернулась в Северный Ледовитый океан, чтобы начать, наконец, запланированный дрейф. «Мод» была вынуждена зимовать в третий раз – снова у Чукотского побережья, близ мыса Сердце-Камень, совсем недалеко от Берингова пролива. Судно получило повреждение и для ремонта направилось в Сиэтл, откуда опять направилось в восточную часть океана, чтобы начать дрейф. Но в этом дрейфе Амундсен уже не участвует: им овладели новые идеи, связанные с использованием самолета для полярных исследований.
Небольшой самолет был взят на борт «Фрама», начавшего дрейф прямо на север. Однако вскоре он уже принял западное направление, и стало ясно, что через полюс «Мод» пройти не суждено. Зимовка с 1923 на 1924 год прошла во льдах. Судно оказалось рядом с Новосибирскими островами. Свердруп высадился на одном из них. В августе около острова Котельного вышли на чистую воду и направились к Берингову проливу: X. Свердруп решил возвращаться, признав неудачу предприятия. Но льды заставили корабль зимовать в шестой раз – у мыса Большой Баранов. И только 13 июля 1925 года «Мод» вошла в Берингов пролив, а потом прибыла в Сиэтл. Экспедиция завершилась через семь лет. Объем научных исследований, выполненных за эти годы, огромен, а неудача с прохождением через полюс показала, насколько сложна картина дрейфа арктических льдов. Пройдет еще немало лет, прежде чем она будет выяснена. И сделают это в основном российские ученые.
21 мая 1937 года, в 11 часов 35 минут по московскому времени на дрейфующем льду, в двадцати километрах от точки Северного полюса совершил посадку четырехмоторный самолет АНТ-5, конструкции Туполева, пилотируемый Михаилом Водопьяновым. Через несколько дней еще три самолета сели на льдине вблизи Северного полюса. Была доставлена экспедиция, организовавшая первую в истории человечества дрейфующую научную станцию.
Идею организации дрейфующей научной станции развивал советский полярный исследователь В. Ю. Визе, который первоначально намечался руководителем экспедиции, но в конце концов начальником был назначен О. Ю. Шмидт.
На подготовку экспедиции ушел целый год. Заводы строили самолеты, проводилось их испытание. Готовилось специальное оборудование и снаряжение. В Ленинграде была создана уникальная радиостанция, приспособленная для работы в условиях полярной зимы. Сконструирован и построен самый легкий в мире ветряной двигатель облегченного типа – весом 54 кг. В Институте инженеров общественного питания разработаны и в кратчайший срок изготовлены питательные, богатые витаминами концентраты. Они были заложены в 135 бидонов, в каждом из которых – запас продовольствия на 10 дней.
Летом 1936 года с началом навигации ледокольный пароход «Русанов» и пароход «Герцен» отправились на Землю Франца-Иосифа, где на самом северном в архипелаге острове Рудольфа была построена промежуточная база, а на ледниковом куполе Миддендорфа – взлетно-посадочная полоса для тяжелых самолетов.
Самолеты вылетели из Москвы 22 марта, и только через два месяца прибыли на полюс, задерживаясь в каждом пункте посадки из-за погоды. Только 5 мая синоптик экспедиции Б. Л. Дзердзеевский разрешил вылет Павлу Головину, совершавшему на своем двухмоторном самолете разведывательные полеты. Во время одного из них он долетел до 89° с. ш., нарушив приказ Шмидта вернуться, пролетел над полюсом и сообщил: «…Я видел, что подходящую площадку выбрать можно».
Безмерная радость прибывших на полюс людей была сразу же омрачена: вышла из строя самолетная рация. Возникло опасение, что с самолетом что-то случилось. Стали говорить о необходимости организации поисков. Но Кренкель наладил свою радиостанцию, и его позывной «УПОЛ» облетел весь мир. На льдине – тринадцать человек. Первое, что было сделано, – измерена толщина льдины. Она оказалась равна трем метрам. Размеры ее – пять километров в длину, три – в ширину. Территория быстро застроилась: палатки, склады, метеостанция… Через 17 дней самолеты улетели.
Дрейф четырех «папанинцев» продолжался 274 дня. Льдина их двигалась значительно быстрее, чем предполагали. И уже в феврале она, сократившись до размеров всего тридцати метров, оказалась в Гренландском море. К льдине подошел ледокол «Ермак» и взял на борт всех четверых. В дальнейшем И. Д. Папанин стал начальником Главного управления Северного морского пути.
Дрейфующая станция «Северный полюс» (СП-1) впервые определила истинные глубины океана в районе полюса, установила, что и над полюсом проносятся циклоны с Атлантики, уточнила законы дрейфа арктических льдов. Впервые был испробован новый метод исследований в Арктике – с помощью дрейфующих научно-исследовательских станций. Но следующая станция (СП-2) была организована лишь через 12 лет, в 1950 году. Ее целью было изучение законов дрейфа льда в Тихоокеанском секторе Северного Ледовитого океана. Возглавил зимовку, в которой участвовали уже не четыре, а двадцать человек, полярный гидролог Михаил Сомов. На дрейфующих льдах к северо-востоку от острова Врангеля возник целый поселок из каркасных палаток на два-три человека, освещались они электрическим светом; поселок был радиофицирован и имел даже телефон.
В феврале 1951 года ледяное поле лагеря от частых подвижек, сжатий и торошений раскололось на части. Оставаться на таком ледяном поле было опасно. После продолжительных поисков нашли другую льдину, но путь к ней преграждали мощные ледяные гряды и каналы, которые то сходились, то расходились. С огромными усилиями зимовщики расчистили путь, засыпали каналы, проложили дорогу и на автомашине быстро перевезли станцию, почти не прекращая ночных наблюдений. Станция была снята с дрейфующих льдов самолетами. Пройденный ею извилистый путь ледового дрейфа составил около 2500 км.
В 1954 году на лед высажены сразу две дрейфующие станции СП-3 и СП-4. Последняя из этой серии станция СП-31 прекратила свою работу в 1991 году.