Когда ветер и волнение утихли, он поплыл дальше. Цепь гор отодвинулась в глубь острова, и шлюпка шла вдоль песчаных пляжей, мимо возвышенного берега. Наконец перед путниками развернулась широкая долина, покрытая прекрасными травами. Здесь Орлов нашел большое озеро Тарайска (Ратайсикоко) в 2-5 километрах от берега моря.
Обследовав его, Орлов двинулся дальше вдоль побережья.
От селения Тукунай горы снова приблизились и тянулись вдоль берега примерно в одном километре от моря до устья реки Кусунай, где находилось селение того же имени. В нем жили айны и орочоны. При устье Кусуная горы обрывались возвышенным мысом и дальше, поворачивая к востоку, тянулись вдоль правого берега реки. Река текла по прекрасной долине с плодородной почвой. Здесь Орлов решил основать Ильинский военный пост. 30 августа 1853 года он собрал местных жителей и при всем положенном церемониале поднял русский военный флаг.
Оставив караул при флаге, Орлов отплыл дальше к югу.
В селении Сырото, когда айны вытащили на берег шлюпку путешественников и приветствовали их, улыбаясь и кивая ивовыми метелочками "иннау", из юрты выбежали два человека в одеждах из собачьих шкур и, расталкивая айнов, бросились к Орлову. Орлов узнал амурских гиляков Позвейна и Юдина. Они были отправлены Невельским с заданием осмотреть и собрать сведения о заливе Идунка (Невельского), который, по слухам, находился где-то в южной части Сахалина. Орлов предложил Позвейну отправиться вместе к югу в залив Анива. Позвейн не соглашался, говоря, что в такое позднее время года идти вдоль побережья, усеянного рифами, опасно и что до Анивы в осенних условиях ходу не меньше месяца. Позвейн был обстоятельный и знающий человек, и Орлов доверял ему вполне. 20 сентября на мысе Крильон Орлова должен был ожидать Невельской, с тем чтобы передать продовольствие и снаряжение для Ильинского поста. Теперь это срывалось, так как к условленному сроку путешественники не успели бы прибыть на место встречи. Оставаться на зиму в Ильинском посту без запасов было невозможно. Поэтому Орлов решил захватить с собой оставленных там людей и держать путь к заливу Анива.
Двадцать второго сентября штурман снова был в Кусунае. Он нанял проводника и две лодки и направился по реке на восточный берег острова, откуда, по словам местных жителей, только и можно было попасть в Аниву.
Ведя обстоятельные записки, по возможности изучая природные богатства страны, лежащей по пути, Орлов и спутники его добрались до побережья Охотского моря, прошли вдоль берега к югу и в 3 часа дня 2 октября добрались до селения Тамари-Анива, где встретились с Буссе, и в тот же день были отправлены им на транспорте "Иртыш" в Императорскую гавань.