В 1930-е годы в СССР шло активное освоение окраин державы, в частности, Арктики. Для этого проторяли Северный морской путь, а также изучали движение льдов и погодные условия в регионе Северного Ледовитого океана.
Идею организации дрейфующей научной станции развивал советский полярный исследователь В.Ю. Визе. Его предполагали сделать научным руководителем экспедиции, но в конце концов на этот пост назначили О.Ю. Шмидта. Начальником станции утвердили И.Д. Папанина – участника Гражданской войны, строителя первой радиостанции в Якутии, руководителя зимовок на полярных станциях Мыс Челюскин и Бухта Тихая на Земле Франца-Иосифа. С ним были астроном и магнитолог Е.К. Федоров, гидролог и биолог П.П. Ширшов и радист Э.Т Кренкель.
Экспедицию подготавливали целый год. Заводы строили самолеты, проводилось их испытание. Проверялось специальное оборудование и снаряжение. В Ленинграде создали радиостанцию, приспособленную для работы в полярных условиях, а также самый легкий в мире ветряной двигатель весом 54 кг. В институте инженеров общественного питания разработали и приготовили питательные, богатые витаминами концентраты. Они заложены в 135 бидонов, в каждом из которых – запас продовольствия на 10 дней.
Летом 1936 года ледокол «Русанов» и пароход «Герцен» отправились на Землю Франца-Иосифа, где на острове Рудольфа построили промежуточную базу, а на леднике – взлетно-посадочную полосу для тяжелых самолетов.
В начале мая 1937 года для ледовой разведки на подступах к Северному полюсу совершил полеты П.Г. Головин. Он пролетел над «макушкой планеты» и у 89° 26 с. ш. обнаружил льдину площадью 4 кв. км.
Около полудня 21 мая 1937 года на эту льдину совершил посадку четырехмоторный самолет АНТ-5, конструкции Туполева, пилотируемый М.В. Водопьяновым. За ним последовало еще три самолета.
Через две недели самолеты отправились на Большую землю, оставив в полярной пустыне четырех зимовщиков и сопровождающего их пса по кличке Весёлый.
Первая в мире дрейфующая научная станция, расположенная близ Северного полюса, приступила к работе. Им приходилось не только преодолевать тяготы зимовки, но и ежедневно трудиться: вручную лебедкой измерять глубину океана, регулярно вести метеорологические наблюдения, определять температуру и соленость воды на разных глубинах, изменения магнитного поля…
Дрейф «папанинцев» продолжался 274 дня. Их льдина прошла более 2 тысяч 500 км и двигалась быстрее, чем предполагалось. В феврале она вышла к берегам Гренландии. Некогда огромное ледяное поле к этому времени сократилось в 8 тысяч раз! Теперь оно имело всего 30 м в диаметре.
Зимовщики со всем оборудованием были сняты ледоколами «Таймыр» и «Мурман». Первая экспедиция на плавучих льдах Арктики завершилась полным успехом. Прошла она без серьезных конфликтов, опасных аварийных ситуаций – всего того, о чем так любят писать журналисты. Но ведь провели трудную и опасную экспедицию профессиональные исследователи, а не любители острых ощущений.
Советский океанограф Н.Н. Зубов писал: «Экспедицией установлено, что по пути дрейфа станции никаких земель нет. Изучен рельеф дна на всем протяжении маршрута. Установлено, что теплые атлантические воды глубинным течением проникают из Гренландского моря к самому полюсу. Опровергнуты положения 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». (В цитате точки с запятой заменены точками.)
Кроме того, была выяснена траектория дрейфа льдов, определены величины магнитного склонения и глубины океана в районе полюса; установлено, что и над полюсом проносятся циклоны с Атлантики. Впервые был использован новый метод исследований в Арктике – с помощью дрейфующих научно-исследовательских станций.