В конце 19 века исследователи разных стран пытались пробиться к Северному и Южному полюсам. Пресса с восхищением писала о Нансене, стремившемся достичь Северного полюса на пароходе «Фрам», а затем на собачьих упряжках. Мужество норвежца зажгло энтузиазм многих. В России о путешествии к Северному полюсу мечтал адмирал и крупный учёный Степан Осипович Макаров. Вынашивал он и планы освоения Северного морского пути, чтобы караваны судов могли проходить из Мурманска во Владивосток и обратно. С. О. Макаров вскоре объединил свои усилия с Д. И. Менделеевым. 29 апреля 1897 года адмирал писал учёному: «Глубокоуважаемый Дмитрий Иванович! Я начал проповедовать поход в Ледовитый океан. Я уже послал Вам мой доклад, читанный в Академии наук … . Очень хотел бы расположить Вас к этому делу …» . Менделеев его поддержал: «По моему мнению, Ваша мысль блистательна и рано или поздно неизбежно выполнится и разовьётся в дело большого значения не только научно-географического, но и в живую практику». В марте 1891 года учёный впервые узнал об идее адмирала создать мощный ледокол для плавания во всём ледовитом океане. Что же касается их сотрудничества, то его начало относится к 1890 году. Темой их переписки были тогда физические и химические свойства воды. -- Да это же имеет колоссальное значение для изучения и освоения просторов Арктики! - воскликнул учёный, ознакомившись с идеей постройки ледокола. С того момента Менделеев стал, пожалуй, самым энергичным и влиятельным единомышленником Макарова. Вскоре ему удалось убедить в плодотворности идеи Макарова министра финансов Витте. В конце 1898 года русским правительством был заказан в Англии ледокол «Ермак». Адмирал принимал деятельное участие в его постройке. Менделеев же помог оборудовать судно специальной научной аппаратурой. По окончании испытаний в Финском заливе Менделеев телеграфировал адмиралу: «Жду такого же успеха в полярных льдах. Профессор Менделеев». Дмитрий Иванович так много сделал для оснащения «Ермака» и подотовки экспедиции, что Макаров не удержался от изъявления признательности. Он писал: « Очень благодарю Вас за Вашу помощь, решительно Вы единственный милый человек, остальные же какие-то манекены…». Однако позднее между организаторами экспедиции возникли разногласия. Они разошлись в определении её маршрута. В присутствии Витте, когда обсуждался план экспедиции, вспыхнул острый спор. Дмитрий Иванович, вернувшись домой после этого обсуждения, сразу набросал Витте письмо, в котором, в частности, говорилось: « Покорнейше прошу Ваше высокопревосходительство уволить меня от экспедиции в ледовитый океан, предначертанной на сей год. Причиною моего отказа служит требование адмирала Макарова, чтобы я и избранные мною помощники во всё время экспедиции находились в полном его распоряжении и выполняли не те научные исследования, которые мной задуманы, а приказания адмирала как единственного начальника экспедиции». Таким образом, совместное плавание Менделеева и Макарова к полюсу не состоялось. Ледокол совершил плавание в Арктике под началом адмирала. Однако Дмитрий Иванович не расстался со своей мечтой достичь полюса. Он готовился к новой экспедиции. План её был удивительно разнообразен: Менделеев предусматривал использование подводной лодки, аэростата, проведение фотографических съёмок, исследование ледового покрова, состояния и движения воды, метеорологические наблюдения. Позднее практика показала, что в определении маршрута плавания были правы и Менделеев, и Макаров. Рациональные начала имелись в предложениях того и другого. Менделеев довольно точно определил места скопления льдов у Шпицбергена и у Земли Франца Иосифа. Указал он и примерные сроки плавания из Мурманска во Владивосток. Интуиция, научное предвидение, опыт подсказали ему огромное будущее ледокольного флота. Менделеев сам выполнил несколько эскизов проекта ледокола, предназначенного для плавания в условиях Арктики. Вместе с морским инженером П. Л. Кузьминским он спроектировал подводную лодку. Надводные и подводные средства следовало, по его мнению, применять в сочетании с воздушными. Он сам хотел увидеть полюс. Это путешествие позволило бы ему более глубоко изучить вопросы, поставленные им ещё в книге «О сопротивлении жидкостей и воздухоплавании». Учёный надеялся осуществить свой замысел. Тщательно готовился Дмитрий Иванович к полярному путешествию. Со свойственной ему обстоятельностью решал, что возьмёт с собой, думал о двигателе ледокола, о приспособлении кают к зимовке - обо всём, что потребуется сотне человек, которые будут под его командой. В благополучном исходе экспедиции он не сомневался. В путешествие вместе с ним собирались отправиться жена и сын Иван. Докладную записку с просьбой разрешить новое плавание на «Ермаке» учёный вручил Ковалевскому, а тот - великому князю Александру Михайловичу, в чём ведении находился гражданский флот. Князь ответил немногословно: «Такому дерзкому человеку я помочь отказываюсь». Смущённый Ковалевский передал Менделееву этот ответ. Учёный в гневе бросил в камин расчёты и поекты.