В сентябре экспедиция закончила работы, и Русанов прибыл в Архангельск, написав затем научный отчет о своих исследованиях в 1907 и 1908 годах.

Эта экспедиция принесла Русанову славу талантливого геолога и смелого исследователя. Поэтому, когда архангельские власти стали готовить экспедицию на Новую Землю, они пригласили Русанова принять в ней участие в качестве геолога. Официально возглавлял ее Ю.В. Крамер, фактически же экспедиция работала по программе, составленной Русановым, и под его руководством. 9 июля пароход высадил Русанова и его спутников в Крестовой губе, где была организована главная база экспедиции.

Погода не благоприятствовала исследованиям. Кроме того, при разгрузке парохода Русанов сильно повредил ногу. Однако, невзирая на все это, он ежедневно уходил в глубь острова. На острове было обнаружено много полезных ископаемых, в числе их такие, как каменный уголь, мрамор, диабаз и аспидный камень.

Русанов, справедливо предполагая, что Новая Земля должна со временем стать одной из узловых баз, обслуживающих Северный морской путь, считал необходимым выяснить условия плавания вдоль западного побережья острова, которое, по его мнению, явится составной частью трансарктической трассы. С этой целью вместе с двумя проводниками он совершил смелый переход по морю на утлой шлюпке от губы Крестовой до полуострова Адмиралтейства. Осенью, вернувшись в Архангельск, он выступил с рядом лекций, докладов и статей, привлекших внимание общественности к Арктике. Особенно его беспокоила судьба Новой Земли. «Печальная картина на русской земле, – писал Русанов. – Там, где некогда в течение столетий промышляли наши русские отважные поморы, теперь спокойно живут и легко богатеют норвежцы».

Весной 1910 года его опять пригласили в Новоземельскую экспедицию, но на этот раз уже в качестве ее начальника. Поглощенный проблемами Северного морского пути, Русанов в статье «Возможно ли срочное судоходство между Архангельском и Сибирью через Ледовитый океан?» изложил план сквозного плавания. «До сих пор, – писал он, – с непоколебимым и непонятным упорством стараются пройти в Сибирь… возможно южнее: через Югорский Шар, через Карские Ворота, в более редких случаях через Маточкин Шар. Я предлагаю как раз обратное. Я предлагаю огибать Новую Землю как можно севернее…»

Ниже он продолжает: «Нужно иметь в виду, что направление течений северной части Новой Земли до сих пор остается необследованным и что мои предположения на этот счет являются гипотетическими. Вот почему выяснение этого капитального вопроса, по моему мнению, должно составить самую главную задачу Новоземельской экспедиции в 1910 году. Эта экспедиция должна будет окончательно выяснить вопрос о том, насколько удобен предлагаемый мною торговый путь в Сибирь».

Судно экспедиции «Дмитрий Солунский» под командой известного полярного капитана Г.И. Поспелова 12 июля покинуло Архангельск, имея на борту пять научных работников и десять человек экипажа.

20 июля «Дмитрий Солунский» благополучно достиг западного устья Маточкина Шара, где на судно был взят ненец Илья Вылка, прекрасный знаток полярных льдов, оказавший Русанову неоценимую помощь в предыдущей экспедиции. 16 августа судно достигло крайней северной точки Новой Земли – мыса Желания, обогнув который встретило плавучий лед.

По мере продвижения «Дмитрия Солунского» на юг кромка сплошных льдов, вытянутая с северо- востока на юго-запад, все больше приближалась к берегу и у Ледяной гавани сомкнулась с ним, преградив дальнейший путь. Попытки обогнуть лед с северо-востока окончились безуспешно, и вечером 19 августа судно вернулось к мысу Желания, где встали на якорь и решили выждать изменения ледовой обстановки.

Разыгравшийся ночью шторм пригнал массы льда из Баренцева моря, и к утру «Дмитрий Солунский» оказался в ледяном плену. Ледяные поля, непрерывно торосясь, наступали на судно и ежеминутно грозили раздавить его. Используя небольшие то открывавшиеся, то закрывавшиеся разводья, тянувшиеся под берегом, «Дмитрий Солунский» стал пробиваться на восток. Вскоре разводья стали увеличиваться и превратились в широкий прибрежный канал, открывавший путь на юг. Через двенадцать дней судно подошло к восточному входу в Маточкин Шар, а 31 августа вошло в Баренцево море, совершив таким образом обход всего северного острова Новой Земли.

Это выдающееся плавание принесло Русанову заслуженную славу.

Произведенные экспедицией исследования намного превосходили все сделанное в этом районе до нее, значительно расширили познания Новой Земли и гидрологического режима омывающих ее вод.

К этому времени относится публикация одного из наиболее значительных трудов Русанова, скромно озаглавленного «К вопросу о Северном морском пути».

Зиму Русанов опять проводит в Париже, усиленно работая над докторской диссертацией, а летом 1911 года в четвертый раз отправляется на Новую Землю. В этой экспедиции на парусно-моторной яхте «Полярная», водоизмещением всего пять тонн, он наконец совершает плавание вокруг южного острова Новой Земли. Экспедиция на «Полярной» главное внимание уделила гидрографическим и метеорологическим исследованиям. Особенно много было сделано для изучения поверхностных течений Баренцева и Карского морей.

Затем Русанов был назначен начальником экспедиции на Шпицберген. Его путешествия, не знавшие неудач, и всевозраставший авторитет служили лучшей гарантией успеха экспедиции.

Эта экспедиция была, по сравнению с двумя другими, хорошо оснащена, в Норвегии для нее закупили парусно-моторное судно «Геркулес», в Париже – приборы и инструменты. Капитаном «Геркулеса» стал 24- летний А. С. Кучин, потомственный помор, окончивший в 1909 году с отличием и золотой медалью Архангельское торгово-мореходное училище, участник экспедиции в Антарктику Амундсена в 1910— 1911 годах, проявивший большие способности в науке – он был ассистентом известного норвежского океанографа Хелланд-Хансена.

9 июля 1912 года «Геркулес» вышел из Александровска-на-Мурмане, имея на борту четырнадцать участников экспедиции.

16 июля «Геркулес» благополучно достиг острова Западный Шпицберген и вошел в залив Белзунд, находящийся на западной стороне острова. Отсюда Русанов вместе с двумя матросами пешком прошел до восточного берега Западного Шпицбергена и обратно. Этот переход, совершенный в условиях горной местности, покрытой ледником, едва не закончился гибелью Русанова: на обратном пути он провалился в ледниковую трещину и только каким-то чудом задержался на небольшом выступе на краю глубокой пропасти.

Из Бедзунда «Геркулес» перешел в Айсфиорд, а затем в Адвентбай. Обследовав все западное побережье острова, Русанов открыл богатые месторождения угля.

К началу августа экспедиция закончила выполнение официальной программы: двадцать восемь заявочных знаков, поставленных Русановым, закрепляли за Россией право на разработку угля на Шпицбергене.

Помимо того, были собраны палеонтологические, зоологические и ботанические коллекции, а во время плавания на Шпицберген и в его прибрежных водах проведены океанографические исследования.

Отправив с попутным норвежским пароходом трех человек со Шпицбергена в Россию, Русанов пошел на Новую Землю. 18 августа в Маточкином Шаре он оставил для отправки на материк телеграмму следующего содержания: «Юг Шпицбергена, остров Надежды. Окружены льдами, занимались гидрографией. Штормом отнесены южнее Маточкина Шара. Иду к северо-западной оконечности Новой Земли, оттуда на восток. Если погибнет судно, направлюсь к ближайшим по пути островам: Уединения, Новосибирским, Врангеля. Запасов на год. Все здоровы. Русанов». По-видимому, в телеграмме была пропущена частица не. Следует читать «Если не погибнет», что по существу и вытекает из дальнейшего текста.

Эта телеграмма, раскрывавшая план Русанова, была последним известием, полученным с «Геркулеса».

Где и при каких обстоятельствах погибла экспедиция Русанова, выяснить не удалось. Поиски ее, проведенные в 1914 и 1915 годы по инициативе Русского Географического общества, ничего не дали. Только в 1934 году на безымянном островке (сейчас остров Геркулес), находящемся близ берега Харитона Лаптева, был обнаружен столб, врытый в землю, на котором была вырублена надпись «ГЕРКУЛЕС. 1913». В том же году на другом островке (ныне остров Попова-Чукчина, по имени участников экспедиции Русанова), расположенном в шхерах Минина, были найдены остатки одежды, патроны, компас, фотоаппарат, охотничий нож и другие вещи, принадлежавшие участникам экспедиции на «Геркулесе».