Из сообщения экипажа в 13.40 следует, что изморозь покрыла окна кабины. Переохлажденные капельки воды, из которых состоят верхние облака, прилипали к сильно охлажденным частям самолета. Так образовался слой льда, который резко нарушает аэродинамику самолета, его вес. «СССР Н-209» лишился своего основного преимущества — полета над облаками; из-за отказа одного мотора он стал терять высоту — с 6000 до 4600 м.
Все радиостанции Советского Союза, а также американского и канадского корпусов связи, многочисленные станции радиолюбителей вели непрерывное прослушивание эфира на волнах радиостанции Н-209. Эфир молчал. Связь с экипажем прервалась. Известный исследователь Арктики профессор Н.Н. Зубов писал: «Надо полагать, что Леваневский, заметив признаки обледенения, сознательно пошел на посадку. По собственному опыту Леваневский знал, насколько опасно обледенение».
Первыми уже 14 августа на поиски пропавшей экспедиции вылетели три американских самолета; они обследовали северное побережье. На одном самолете находился метеоролог Беляков, на другом — радиоинженер Смирнов, на третьем — челюскинец Армистед. Поиски оказались безрезультатными.
Сообщения советской Правительственной комиссии ежедневно начинались с информации о радиосвязи:
«15 августа. Все полярные станции продолжают непрерывно слушать на волне самолета. Несколько раз радиостанции слышали работу на волне самолета т. Леваневского, но из-за слабой слышимости ничего достоверного принять не удалось».
«16 августа. Правительственная комиссия по организации перелетов Москва — Северная Америка сообщает, что в течение 15 августа, несмотря на тщательные наблюдения, не удалось установить связи с радиостанцией самолета Н-209. Отдельные станции СССР и Аляски местами неясно слышали работу на волне самолета, но нет уверенности, что работала именно его рация…»
Последний раз волну самолета принимали 22 августа: удавалось разобрать только отдельные знаки, после этого рация самолета умолкла.
В Правительственную комиссию и Главсевморпуть хлынул поток писем — предложений услуг, вариантов проведения спасательных работ. К некоторым письмам прилагались схемы поисков, карты с маршрутами. Спасение экипажа Леваневского стало делом всей страны.
Летчик Б.Г. Чухновский писал в те дни:
«Прежде всего, убежден, что весь экипаж жив. В этом я не сомневаюсь… При вынужденной посадке, пробивая облака, машина Леваневского подверглась обледенению. Но Леваневскому во время челюскинской эпопеи уже пришлось испытать это явление. И мне представляется, что он, наученный опытом, не мог допустить большого обледенения и пошел на посадку при первых признаках обледенения. Чем же объяснить тогда отсутствие после последней тревожной телеграммы всяких других известий? Мне кажется, что причину нужно искать все в том же обледенении самолета. Обледенение могло начаться примерно на высоте 3—3, 5 тысячи метров, когда самолет еще летел на трех моторах. Ледяная корка нарастала очень быстро и, видимо, покрыла антенные трубы. После этого рация перестала работать и связь экипажа с землей прекратилась. Вскоре после этого самолет сделал посадку.
Меня часто спрашивают: почему экипаж не мог восстановить радиосвязь после посадки? Объясняется это очень просто. Нужно только понять, что на летний лед сделать посадку… не разбив шасси и носовой части… нельзя. К несчастью, в носовой части самолета Н-209 находились обе радиостанции — одна основная. И если во время посадки у них вышли из строя силовые агрегаты, служившие источниками питания для раций, ни о какой радиосвязи нечего и думать. С одними лампами и обмотками передачу не наладить…»
Примерно такой же точки зрения придерживался штурман чкаловского экипажа А.В. Беляков.
В сентябре 1937 года на страницах газеты «Правда» он заявил, что надо отвергнуть предположения, будто самолет врезался в лед на большой скорости. Леваневский и Кастанаев, прекрасные летчики, даже в трудных условиях не допустили бы, чтобы самолет падал… Наиболее вероятно, что самолет имел вынужденную посадку на лед, при которой повреждена радиостанция. «Экипаж цел и живет в самолете, не имея возможности сообщить свое место. Посадка могла произойти в районе 89 градусов северной широты 148 градусов западной долготы. Этот район должен быть тщательно обыскан, в первую очередь в радиусе 100 километров…».
Правительственная комиссия по перелету приняла решение об организации поиска самолета и экипажа. Все планы строились на допущении, что после потери связи Н-209 совершил вынужденную посадку.
Срочно отозваны из отпусков после успешного полета на Северный полюс М. Водопьянов, В. Молоков, А. Алексеев со штурманами, радистами и бортмеханиками. В рекордно короткий срок, за 10 дней, подготовлены самолеты, укомплектованы необходимой аппаратурой, облетаны, и 25 августа на базовый пункт — остров Рудольфа — отправились три гиганта — Н-170, Н-171 и Н-172. Экспедицию возглавил начальник Управления полярной авиации М.И. Шевелев. Всего же на розыскные работы задействовано пятнадцать советских самолетов и семь иностранных — в американском секторе Арктики.
14 августа ледокол «Красин» направился к мысу Шмидта, погрузил несколько самолетов, группу летчиков во главе с командиром чукотского авиаотряда М. Каминским, горючее, а также две собачьи упряжки и меховую одежду для членов экипажа Леваневского. Собак взяли, на случай, если придется вывозить людей на упряжках.
18 августа «Красин» взял курс на мыс Барроу, Северная Америка. Дальше он должен был идти в сторону полюса, где, по предположению ученых, мог находиться экипаж Леваневского. Но «Красину» пришлось несколько дней ждать, прежде чем ветер отгонит от берега десятибалльный лед.
Ледокол взял курс строго на север по 148-му меридиану и на широте 72 градуса 24 минуты вошел в сплошные льды.
Самолет Задкова совершил несколько полетов от побережья Аляски в сторону полюса, но штормовая погода прервала поиски. Экипажу дали возможность передохнуть — на вахту встали летчики из группы М. Каминского. Ветер усилился до 7—8 баллов. Самолет Задкова, затертый льдами, затонул; к счастью, все члены экипажа спаслись.
«Красин» предпринял еще одну попытку пройти по 148-му меридиану на север. Удалось продвинуться до 73 градусов 13 минут северной широты, дальше — тяжелый, многолетний сплошной лед.
Известные исследователи Арктики В. Стефансон и Г. Уилкинс заявили в Нью-Йорке, что, если срочно организовать поиски на летающей лодке со стороны Аляски, можно за ближайшие две-три недели облететь предполагаемый район катастрофы. По мнению Стефансона, если Леваневский опустился севернее 75 градусов, он мог найти достаточно твердый лед, чтобы расчистить площадку для взлета. Но если он сел южнее 75 градусов, ему вряд ли удалось избежать аварии при посадке.
Стефансон помог найти подходящий гидросамолет — «Консолидейтед», обладавший по тем временам хорошей дальностью полета (более 1, 5 тысячи миль) и современной навигационной аппаратурой. Нужно спешить и успеть использовать две-три недели до образования нового льда. Наиболее подходящая база для спасательных операций — мыс Барроу на Аляске.
Группа Уилкинса с 22 августа по 21 сентября налетала более 10000 миль над Ледовитым океаном и достигла предполагаемого района катастрофы. Но затем лагуны покрылись льдом, и каждая посадка становилась опасной. 25 сентября экипаж Уилкинса вернулся в Нью-Йорк.