На маршрут Москва — остров Рудольфа протяженностью около 4000 км воздушная экспедиция затратила 18 летных часов и 49 минут, но зато вместе с ожиданиями на аэродромах на него ушло 27 дней.
На Рудольфе пришлось сидеть больше месяца. Дни ожидания были заняты проверкой и наиболее рациональным распределением по самолетам грузов станции «СП», проверкой самолетов и их оборудования, авральными работами по заправке самолетов бензином при помощи ручных насосов. А летной погоды все не было. 5 мая летчик П. Г. Головин совершил на своем самолете-разведчике одиннадцатичасовой полет для проверки состояния льда и погоды в районе Северного полюса. Этот полет с полным правом можно назвать историческим, так как Головин был первым советским летчиком, пролетевшим над Северным полюсом. В полете была проверена надежность радиосвязи с островом Рудольфа и другими станциями.
На полет Головина возлагались большие надежды. На протяжении своего маршрута до 88° с. ш. Головин встретил много больших ледяных полей, пригодных для посадки тяжелых самолетов. Но после 88° началась сплошная облачность; и она тянулась до самого Северного полюса. А ведь садиться надо было при хорошей видимости.
Так шли сутки за сутками в ожидании благоприятных метеорологических условий. В эти дни самым популярным человеком на Рудольфе был синоптик Б. Л. Дзердзиевский, все взоры с надеждой были обращены к нему. Но по его суровому виду даже без слов было ясно, что на текущий день надежды на вылет нет.
Надежд на хорошую погоду становилось все меньше и меньше, приближался период сплошных туманов и таяния снега. Пришлось на ходу перестраиваться и менять план полета на Северный полюс. На совещании руководства экспедиции было принято решение гибко маневрировать, то есть вылетать не всем сразу, а поодиночке. Первой должна была вылететь флагманская машина с четверкой зимовщиков на борту, выбрать с воздуха место для лагеря, совершить посадку и после этого вызывать остальные машины.
И опять ждать, ждать, ждать…
Долгожданный день настал 21 мая.
— Сегодня над полюсом должна быть высокая облачность и хорошая видимость, — сказал Дзердзиевский. — Не могу гарантировать, надолго ли это. Но лучшей погоды в ближайшие дни не будет…
Флагманский самолет Н-170 вырулил на старт. В нем, кроме экипажа, находились начальник экспедиции О. Ю. Шмидт, главный штурман экспедиции И. Т. Спирин, персонал научной станции — И. Д. Папанин, Э. Т. Кренкель, П. П. Ширшов, Е. К. Федоров и кинооператор М. А. Трояновский.
Хотя полетная масса самолета составляла 24 т, взлет превзошел все ожидания: машина уже через 40 секунд оторвалась от взлетной полосы и ушла в воздух. Водопьянов уверенно вел машину на север. Правда, условия полета вскоре ухудшились, пришлось не раз пробивать облачность и вести самолет между слоями облаков. К тому же после 86-й параллели произошла авария: радиатор дал течь. Доложили командиру самолета. Водопьянов принял решение продолжать полет — он верил в надежность своей машины. Заделать щель не удалось. Тогда механики стали собирать просачивающийся антифриз