С адмиралом С. Макаровым Дмитрий Иванович лично познакомился еще в 1890 году. Адмирал был тогда главным инспектором морской артиллерии и часто встречался с Менделеевым по делам бездымного пороха. Ученый и флотоводец высоко ценили друг друга. Но получилось так, что их дружная совместная работа положила начало новому и важному для России делу, которое спустя несколько лет стало поводом для их размолвки.

Затевая разработку пушечного бездымного пороха, морское министерство рассчитывало потратить на эту проблему оказавшуюся в его распоряжении «остаточную сумму» в полтора миллиона рублей. Но Дмитрий Иванович сумел уложиться в полмиллиона, и, когда стал вопрос, на что истратить еще один оставшийся миллион, Менделеев вспомнил о своих занятиях сопротивлением жидкостей и предложил Н. Чихачеву построить опытовый бассейн. Ему не понадобилось долгой подготовки, чтобы объяснить морскому министерству те колоссальные выгоды, которые принесет бассейн русскому кораблестроению и которые «выразятся в избежании многих переделок и ошибок в проектировании кораблей, в уменьшении расходов на топливо судов и т. п.». В конце 1891 года в Англию в Торкей, где находился опытовый бассейн В. Фруда, был командирован корабельный инженер А. Грехнев, и к концу 1893 года сооружение первого в России бассейна было завершено, и одним из первых крупных исследований, проведенных в опытовом бассейне, было испытание модели ледокола «Ермак».

«Мое участие в «Ермаке» было немалое… — вспоминал Дмитрий Иванович. — Чрез меня С. О. Макаров у Витте получил возможность сделать заказ». Действительно, Менделеев сразу оценил и горячо поддержал идею мощного ледокола, которую выдвинул в начале 1897 года адмирал Макаров… «Ваша мысль блистательна, — писал он Степану Осиповичу, — и рано или поздно неизбежно выполнится и разовьется в дело большого значения». Когда Макаров во всех своих попытках добыть у разных ведомств денег на постройку ледокола потерпел неудачу, Дмитрий Иванович предложил адмиралу поговорить с Витте. Такая встреча состоялась 29 мая 1897 года, и Макаров два с половиной часа объяснял министру финансов, что мощный ледокол будет сильно содействовать процветанию русской торговли, ибо продлит на несколько недель навигацию и свяжет порты в устьях Енисея и Лены с северными портами европейской России.

В результате этого разговора 14 ноября 1897 года на строительство ледокола было отпущено 3 миллиона рублен, 28 декабря Макаров заключил в Англии контракт на постройку судна, 19 февраля 1899 года он поднял на ледоколе русский торговый флаг; 4 марта, легко проложив себе путь во льдах Балтийского моря и Финского залива, «Ермак» пришел в Кронштадт. А спустя полтора месяца — 18 апреля 1899 года — к величайшему ущербу для русской науки произошла нелепая размолвка между адмиралом Макаровым и профессором Менделеевым. Размолвка эта произошла в кабинете Витте при обсуждения вопроса о том, как удобнее и надежнее пройти на Дальний Восток к Сахалину из северных портов европейской России. Дмитрий Иванович считал, что нужно пройти к Северному полюсу, пересечь его, а потом спуститься на юг к Берингову проливу. Более опытный в мореплавании Макаров настаивал на плавании вдоль северного побережья Сибири.

«Между этими двумя выдающимися лицами, — вспоминал потом Витте, — произошло в моем присутствии довольно крупное и резкое разногласие, причем оба эти лица разошлись и затем более уже не встречались…»

О том, какого накала достигло это разногласие между адмиралом и профессором, можно судить по записи, сделанной в дневнике Макарова, который писал, что Менделеев «вел себя вызывающим образом, говоря иногда, что он не желает знать моих мнений и т. д.». А Дмитрий Иванович в этот же день писал Витте: «Покорнейше прошу ваше высокопревосходительство уволить меня от экспедиции в Ледовитый океан, предначертанном на сей год. Причиной моего отказа служит требование адмирала Макарова, чтобы я и избранные мною помощники во все время экспедиции находились в его полном распоряжении и исполняли… приказания г. адмирала, как единственного начальника экспедиции».

«Отказываясь, я желал всякого успеха его предприятию», — писал потом Менделеев. И действительно, на протяжении нескольких лет, пока Макаров руководил летними полярными экспедициями «Ермака», Дмитрий Иванович ни в частных, ни в официальных разговорах ни единым словом не обмолвился о своем несогласии с макаровской программой арктических исследований. Он просто считал себя не вправе бросить малейшую тень на человека, который первым выдвинул новую идею и принял на себя тяжкое бремя ее практического осуществления. Лишь после того, как другие обязанности побудили Макарова окончательно оставить полярные плавания, Дмитрий Иванович решился возобновить переговоры об осуществлении своей программы исследования Арктики. В конце 1901 года он подал Витте обстоятельную записку «Об исследовании Северного полярного океана», в которой он снова поднимает вопрос о высокоширотной полярной экспедиции.

Он обращал внимание министра на то, что путь через Северный полюс, во-первых, в два раза короче, чем путь вдоль сибирского побережья, а во-вторых, благодаря большим глубинам доступен для прохода самых больших кораблей. Далее, Дмитрий Иванович, исходя из накопленных к тому времени наблюдении, доказывал, что в летние месяцы в центральной части Арктики должна быть свободной ото льда по крайней мере одна треть океанской поверхности. Поэтому сильный ледокольный корабль, искусно лавируя, а не идя сквозь льды напролом, как предлагал Макаров, сможет всегда найти себе путь, свободный от мощного океанского льда. Если же плаванию будут препятствовать торосы, которые не под силу кораблю, то следует устранять их с пути с помощью взрывов.

Суть просьбы Менделеева заключалась в том, чтобы на лето 1902 года в его распоряжение предоставили бы ледокол «Ермак», который он предлагал приспособить для полярного плавания: перевести котлы на жидкое топливо для уменьшения числа кочегаров и утеплить жилые помещения на случай зимовки во льдах. Но Витте уже учуял: отношение «верхов» к полярным исследованиям изменилось. Поэтому он, не желая портить с Дмитрием Ивановичем отношении, выразив ему полное свое сочувствие и согласие с проектом, просил все-таки заручиться поддержкой великого князя Александра Михайловича — шефа русского торгового флота.

Менделеев не захотел сам ехать на поклон к великому князю и уговорил директора департамента торговли и мануфактур В. Ковалевского отвезти проект. Пока Ковалевский ездил к Александру Михайловичу, Менделеев сидел у камина в кабинете, с нетерпением дожидаясь его возвращения, одну за другой курил свои знаменитые «крученки», и, когда Ковалевский вернулся, Дмитрий Иванович так и бросился к нему: «Ну что?»

С болью в сердце директор департамента рассказал ему о том, как несочувственно отнесся к просьбе великого ученого «великий» князь: «Такому дерзкому человеку, как Менделеев, я помочь отказываюсь».

«Тут же Менделеев молча бросил все экземпляры своего проекта в камин, — вспоминал потом Ковалевский. — Во всяком случае, сколько мне известно, после его кончины ни одного экземпляра проекта не оказалось».

К счастью, здесь Ковалевский оказался прав лишь отчасти. В архиве Менделеева сохранилась не только копия записки, но даже более позднее к ней примечание самого Дмитрия Ивановича: «Записку эту после моей смерти, кажется, полезно было бы публиковать». Но что оказалось утраченным безвозвратно, так это чертежи разработанного Менделеевым ледокола, о котором он пишет в записке так: «Если бы я имел возможность организовать совершенно вновь, всю сначала, полярную экспедицию… то построил бы легко (как «Фрам») поворотливый паровой ледокол не в 8 тыс. т на 10 тыс. сил, как у «Ермака», а всего лишь в 2–3 тыс. т и на 3–4 тыс. сил, с сильным стальным остовом и креплением и с двойною обшивкою — из стали снаружи и из дерева внутри, — стоимостью примерно в 500 тыс. руб., при нефтяной топке».

Лишь в 1965–1966 годах советский исследователь А. Дубравин по сохранившимся в рабочей тетради черновым эскизам и по подробным расчетам Менделеева сумел восстановить теоретический чертеж ледокола, собственноручно спроектированного нашим великим ученым. По восстановленному А. Дубравиным чертежу была построена и испытана в бассейне модель, показавшая, что Дмитрию Ивановичу удалось спроектировать прекрасное судно, не уступавшее лучшим ледоколам того времени.