14 мая 1764 года Екатерина II направила в Адмиралтейскую коллегию секретный указ (о нем даже Сенат не знал) об организации поисков северо-западного прохода в Камчатку. Посланный одновременно с ним гласный указ той же коллегии предписывал возобновить на Шпицбергене китовый промысел, на что выделялось 20 000 рублей из бюджета Адмиралтейства. В сущности, оба указа имели в виду экспедицию, на которой настаивал Ломоносов. Но знать об этом должны были немногие — лишь участники и ответственные за организацию — «для прикрытия от иностранных сего походу». Руководителем экспедиции был назначен капитан первого ранга, впоследствии известный адмирал Василий Яковлевич Чичагов (1726–1809).
Выступив на заседании Адмиралтейской коллегии 25 июня 1764 года (том самом, на котором состоялось назначение В. Я. Чичагова), Ломоносов предложил реестр необходимых инструментов и приборов, которыми должно было снабдить участников похода: тут и часы (песочные, пружинные, карманные, астрономические), и квадранты, и «подзорные добрые трубки», и «вентилаторы» (приборы для определения направления и силы ветра), и «мортирки со шлагами» (то есть с гранатами для произведения взрывов в исследовательских целях), и термометры, и телескоп, и карты, и барометры, и компасы, и журналы, и даже «таблицы лунные и спутников Юпитеровых» и т. д. — всего сорок восемь пунктов.
Наконец, с июня 1764-го по март 1765 года (практически до самой смерти) Ломоносов работал над «Примерной инструкцией морским командующим офицерам, отправляющимся к поисканию пути на Восток северным Сибирским океаном». Здесь он выполнял один из пунктов екатерининского указа от 14 мая 1764 года, где было специально оговорено: «Сочинить и дать главнокоманду имеющему офицеру обстоятельную инструкцию для порядочного управления и для всяких чаятельных случаев».
Ломоносовская инструкция подробным образом наставляла участников будущего похода. Юношеский опыт помора и эрудиция ученого используются здесь в равной мере для сообщения самых необходимых и полезных рекомендаций навигационного, чисто научного, государственного, морального характера.
Вот, скажем, совет не пренебрегать народными приметами: «Для признания в близости земель взять со Шпицбергена на каждое судно по нескольку воронов или других птиц, кои на воде плавать не могут, и в знатном отдалении от берегу пускать на волю, ибо когда такое животное увидит землю, в ту сторону полетит, а не видя земли и уставши, опять на корабль возвратится. Подобная сему есть и другая примета, что чайки с рыбою во рту летают всегда на землю для корму своих птенцов и тем оную плавающим показывают, чему должно следовать в плавании, когда землю видеть или на ней побывать занадобится».
С другой стороны, включает Ломоносов и указания, преследующие чисто научные цели: «В передовом и обратном пути или где стоять либо зимовать случится, сверх обыкновенного морского журнала, записывать: 1. состояние воздуха по метеорологическим инструментам; 2. время помрачения луны и солнца; 3. глубину и течение моря; 4. склонение и наклонение компаса; 5. вид берегов и островов; 6. с знатных мест брать морскую воду в бутылки и оную сохранять до Санкт-Петербурга с надписью, где взята; 7. записывать, какие где примечены будут птицы, звери, рыбы, раковины, и что можно собрать и в дороге не будет помешательно, то привезти с собою; 8. камни и минералы отличные также брать для показания здесь; 9. все, что примечания достойно сверх сего случится или примечено будет, прилежно записывать; 10. паче же всего описывать, где найдутся, жителей вид, нравы, поступки, платье, жилище и пищу. Однако все сие производить, не теряя времени, удобного к произвождению главного предприятия».
А вот то, что касается «главного предприятия» — отыскания Северного морского пути в Тихий океан. Здесь Ломоносов по-государственному рачителен и строг. Поскольку экспедиция затеяна в видах «приращения» России, то «на всех берегах, где для нужды какой или для изведания пристать случится, оставлять знаки своей бытности, ставя столбы с надписанием имени и времени». Большое внимание уделяет он вопросам дисциплины, предписывая руководству экспедиции жесткую программу поощрений и наказаний: «Ободрение людей и содержание в порядке есть важное дело в таковых трудных предприятиях. Для того прилежных и бодрых за особливые их выслуги поощрять командирам оказанием удовольствия и обещанием награждения или и прибавкою порции. Напротив того, с ленивыми, неисправными или ослушными поступать строго по Морскому уставу. За междоусобные брани и драки наказывать на теле жестоко, а еще жесточае за роптание на начальников. За угрозы держать в железах крепко и потамест не освобождать, пока пройдут затруднения, или посылать их в самые опасные места. Когда ж кто изобличится в заговоре против командиров и в начатии бунта, того по учинении над ним военного суда казнить смертию без всякого изъятия, не ожидая повеления от высочайшия власти, в силу Морского уставу».
Обращаясь к рядовым участникам будущего похода, Ломоносов делает ставку на то, что сам же называет «ободрением людей». Здесь голос его теплеет, вбирает в себя сочувственные интонации. Порою кажется, что он принадлежит не вдохновителю экспедиции, остающемуся в Петербурге, а деятельному и вдохновенному участнику ее, отправившемуся в плавание вместе со всеми. Даже на самый трудный случай (если вдруг «от чего, Боже сохрани, судно повредится») у него есть слова ободрения, практического и морального наставления для товарищей по путешествию: «...не отдаляться без крайней нужды от судна, стараться всячески быть в движении тела, промышляя птиц и зверей, обороняясь от цынги употреблением сосновых шишек, шагры и питьем теплой звериной и птичьей крови, утешением и ободрением, помогая единодушием и трудами, как брат брату, и всегда представляя, что для пользы отечества все понести должно и что сему их подвигу воспоследует монаршеская щедрота, от всея России благодарность и вечная в свете слава».
Прекрасно понимая, что «монаршеская щедрота» может и не «воспоследовать», Ломоносов напоминал власть имущим: «Кто в сем путешествии от тяжких трудов, от несчастия или болезни, в морском пути бывающей, умрет, того жене и детям давать умершего прежнее рядовое жалованье, ей до замужества или до смерти, а им до возраста».
9 мая 1765 года, месяц спустя после смерти Ломоносова, экспедиция В. Я. Чичагова взяла курс из Колы на Шпицберген. Она состояла из трех небольших кораблей специальной ледовой конструкции (с двойной обшивкой) и 178 человек команды. Корабли назывались «Чичагов», «Панов» и «Бабаев» — по именам начальника и его помощников: капитана второго ранга Никифора Панова и капитан-лейтенанта Василия Бабаева. Кроме команды, на них находилось двадцать шесть промышленников, взятых по рекомендации Ломоносова: «Сверьх надлежащего числа матрозов и солдат взять на каждое судно около десяти человек лучших торосовщиков из города Архангельского, с Мезени и из других мест поморских, которые для ловли тюленей на торос ходят, употребляя помянутые торосовые карбаски или лодки; по воде греблею, а по льду тягою, а особливо, которые бывали в зимовьях и в заносах и привыкли терпеть стужу и нужду. Притом и таких иметь, которые мастера ходить на лыжах, бывали на Новой Земле и лавливали зимою белых медведей».
Пройдя часть пути вдоль мурманского побережья, далее корабли последовали к Медвежьему острову, от которого к Шпицбергену шли в сопровождении плавучих льдов. Подойти к русскому зимовью на Шпицбергене В. Я. Чичагову не удалось. Льды преградили дорогу в семи верстах. Запасы продовольствия пришлось пополнять волоком по льду при помощи зимовщиков. 3 июля В. Я. Чичагов направился к Гренландии и в течение двадцати суток, медленно, с неимоверными трудностями продвигался на северо-запад. 23 июля, достигнув 80°26’ северной широты, «Чичагов», «Панов» и «Бабаев» повернули назад и 20 августа пришли в Архангельск.
Руководитель экспедиции отправился в Адмиралтейство для дачи показаний по поводу ее неуспеха. Расследование, в котором участвовали морские чины, а от Академии профессор Эпинус, не обнаружило в действиях В. Я. Чичагова ничего заслуживающего наказания. Было решено снарядить еще одну экспедицию по тому же маршруту, чтобы или добиться успеха, или «по крайней мере о совершенной невозможности быть уверенным». Новый поход продолжался с мая по сентябрь 1766 года и также оказался неудачным (на этот раз В. Я. Чичагов сумел достичь 80°30' северной широты). Не открыв никаких новых земель, которые можно было бы присоединить к Российской империи (то есть не дав никаких государственных результатов), обе попытки В. Я. Чичагова не дали и серьезных научных результатов, ибо в этом пункте Адмиралтейство игнорировало ломоносовские инструкции.