В начале июля 1935 г. для исследования Арктического бассейна от Шпицбергена до Северной Земли из Архангельска на ледокольном пароходе «Садко» (капитан — Н.М. Николаев) отправилась первая советская высокоширотная экспедиция. Начальником ее был Г. Ушаков, научным руководителем — военный моряк-океанолог Николай Николаевич Зубов, оба опытные полярники. Погода благоприятствовала плаванию. Обогнув с запада Шпицберген вдоль кромки льда, экспедиция исследовала северную, тогда свободную от льдов, часть Гренландского моря, обнаружила здесь теплую атлантическую воду и открыла часть подводного «порога Нансена»[24] — повышение дна, как позднее выяснилось, не сплошное, отделяющее Гренландское море от Арктического бассейна. Описав северо-восточное побережье Шпицбергена от Семи Островов до мыса Ли-Смит, «Садко» прошел к северному берегу Новой Земли, а оттуда повернул на север. Экспедиция, делая частые промеры глубин, 1 сентября 1935 г. открыла небольшой остров (назван именем Ушакова) типа «ледяных шапок» и обнаружила в этом районе «мелководье Садко» — северную часть подводной Центральной Карской возвышенности. Затем она прошла к Северной Земле. К середине сентября, двигаясь на север вдоль кромки льдов, «Садко» достиг 82°41' с. ш. — рекордной тогда широты для свободно плавающего судна, затем пересек с севера на юг Карское море и через Югорский Шар в конце сентября 1935 г. вернулся в Архангельск.

Огромная работа, проведенная советскими полярниками для освоения и обслуживания Северного морского пути в первые 20 лет Советской власти, все еще была недостаточна. Следовало расширить наши знания о главном препятствии на этом пути — о льдах. Так как режим льдов северных советских морей, широко открытых в сторону Арктического бассейна, тесно связан с режимом этого бассейна, то первоочередной задачей стало изучение метеорологических условий, морских течений и льдов в самом центре Арктики. Для этого Советское правительство решило организовать в 1937 г. гидрометеорологическую станцию на льдине в районе Северного полюса. Для облегчения доставки туда грузов на о. Рудольфа была устроена самолетная база. П.Г. Головин, первый советский летчик, пролетавший над полюсом, установил возможность посадки на лед тяжелых машин в этом районе.

21 мая 1937 г. самолет, имевший на борту четырех участников экспедиции — начальника Ивана Дмитриевича Папанина, опытного полярника-радиста Эрнста Теодоровича Кренкеля, гидробиолога и океанолога Петра Петровича Ширшова, астронома и магнитолога Евгения Константиновича Федорова, благополучно сел на ледяное поле площадью 4 км² у 89°26' с. ш., 78° з. д. В тот же день первая в мире научно-исследовательская лаборатория на Северном полюсе начала работу. Очень скоро выяснилось, что льды дрейфуют в сторону Гренландского моря. Станция «Северный полюс» («СП-1») превратилась в дрейфующую, за 274 дня прошедшую более 2500 км от полюса до берега Гренландии, причем огромное ледяное поле сократилось до размеров небольшой льдины площадью менее 500 м². 19 февраля 1938 г. у 70°54' с. ш., 19°48' з. д. ледокольные пароходы «Таймыр» и «Мурман» сняли зимовщиков вместе с приборами. За время этого беспримерного дрейфа папанинцы, непрерывно работая по 10–14 часов в сутки в тяжелых условиях, собрали исключительно ценные, совершенно новые материалы о природе Центральной Арктики.

«Экспедицией установлено, что по пути дрейфа станции никаких земель нет; изучен рельеф дна на всем протяжении дрейфа; установлено, что теплые атлантические воды глубинным течением проникают из Гренландского моря к самому полюсу; опровергнуты предположения о почти полной безжизненности приполюсного района; впервые изучено движение верхних слоев воды (толщиной до 200 м) под действием ветра: метеорологические наблюдения разрушили прежние представления о строении и циркуляции атмосферы в приполюсных пространствах…» (Н.Н. Зубов). Кроме того, исследователи установили характер льдов Центральной Арктики и закономерности их движения; определили величину магнитного склонения у полюса и по линии дрейфа; открыли поднятие дна, в то время считавшееся западной частью «порога Нансена».

По возвращении на родину всем четырем участникам присвоено звание Героя Советского Союза, каждому присуждена степень доктора географических наук.

В середине июня 1937 г. был осуществлен первый в истории авиации[25] трансарктический перелет из Москвы через Центральную Арктику в США. Три советских летчика — Валерий Павлович Чкалов (первый пилот), Георгий Филиппович Байдуков (второй пилот) и Александр Васильевич Беляков (штурман и радист) — вылетели из Москвы 18 июня и через 28 часов прошли над полюсом. Затем они пересекли американский сектор Арктики, крайние западные острова Канадского Арктического архипелага — Принс-Патрик и Банкс. За заливом Амундсена они летели уже над Северо-Западной Канадой и Британской Колумбией и вышли к Тихому океану у одного из южных островов архипелага Александра (Ревильяхихедо). Следуя вдоль тихоокеанского побережья материка далее на юг, Чкалов сделал посадку около города Портленд (низовье р. Колумбии, США).

В очень тяжелую навигацию 1937 г. в Арктическом бассейне было затерто льдами несколько судов, в том числе ледокольные пароходы «Садко», «Седов» и «Малыгин». С 23 октября 1937 г. из моря Лаптевых начался их совместный дрейф от 75°21' с. ш., 132°15' в. д. на север и северо-восток. В апреле 1938 г. у 79–80° с. ш. с этих судов на материк самолетами переправили 184 человека. В конце августа к кораблям, находившимся в это время у 83°05' с. ш. и 138°22' в. д., пробился ледокол «Ермак» (капитан Михаил Яковлевич Сорокин), установивший новый рекорд широты для свободно плавающих судов, и вывел из льдов «Садко» и «Малыгина»; «Седов», получивший повреждение рулевого устройства, продолжал дрейфовать. На пароходе добровольно осталась команда из 15 человек, в том числе капитан Константин Сергеевич Бадигин и гидрограф Виктор Харлампиевич Буйницкий.

Ледовая эпопея «Седова» совершалась большей частью в очень высоких широтах Арктики, почти параллельно дрейфу «Фрама», но значительно севернее. 29 августа 1939 г. корабль достиг самой северной точки дрейфа — 86°39'30” с. ш. и 47°55' в. д.

Небольшой коллектив, работая по 15–18 часов в сутки, под руководством В. Буйницкого провел астрономические, океанографические и метеорологические наблюдения, причем обнаружил самую глубоководную часть Арктического бассейна (4975 м у 86°24' с. ш., 38°35' в. д.). 20 декабря седовцы «нащупали» центральную часть «порога Нансена». (Экспедиции на дизель-электроходах «Обь» и «Лена», проведенные в 1957–1962 гг., вместо сплошного подводного хребта обнаружили отдельные поднятия и глубоководные желоба.) Продолжавшийся 812 дней дрейф «Седова» закончился 13 января 1940 г. в Гренландском море на 80°30' с. ш., 1°50' в. д. Судно, прошедшее путь 6100 км по ломаной линии и 296 дней (т. е. почти в 2,5 раза дольше, чем «Фрам») находившееся за 85-й параллелью, вывел из льдов советский ледокол «И. Сталин». Малочисленный экипаж во время ледового плена максимально использовал все возможности для научных наблюдений и сохранил свой корабль так, что он самостоятельно перешел в Мурманск (конец января 1940 г.). Всем 15 седовцам присвоено звание Героя Советского Союза.