Во время работ по установке системы инженеры фирмы «Сперри гироскоп» установили на «Наутилусе» дополнительный компас и переделали два других для плавания в высоких широтах. Представитель фирмы «Сперри» часами обсуждал со штурманом Дженксом и с командиром вопросы полярной навигации. В то же время сотрудники «Лайона» прибыли с шестью новыми эхоледомерами. Один из них был изготовлен специально для подводной лодки «Наутилус». Он был значительно чувствительнее и эффективнее тех, которыми мы пользовались во время нашего похода в 1957 году.

Как выяснилось, кроме авиационных карт, которыми мы пользовались год назад, и карты в русском издании, показывающей некоторые промеры глубин, карт, относящихся к зоне арктического бассейна, не существовало. По нашей просьбе начальник штаба ВМС дал распоряжение гидрографическому управлению приготовить специальный комплект карт, но оно обещало удовлетворить просьбу не раньше конца июля. Тогда начальник штаба ответил, что карты ему необходимы в мае, и предложил подготовить их в срочном порядке. Эти карты, из которых многие содержали промеры глубин, выполненные нами во время похода 1957 года, были наконец доставлены на «Наутилус» совершенно секретной почтой перед самым нашим выходом из Сан-Франциско к месту последней остановки – Сиэтлу».

Однако и в этом году первая попытка проникновения под лёд оказалась неудачной. 9 июня 1958 года лодка оставила Сан-Франциско и направилась на север. Поход пришлось прервать из-за тяжёлого льда в Чукотском море (от лаборатории ВМС Electronics на борту находились специалисты Waldo K. Lyon и Rexford Rowray). Спустя 10 суток (19 июня) вернулись в Пёрл-Харбор.

23 июля начата вторая попытка проникновения в Северный Ледовитый океан (операция Sunshine II, от Лаборатории – Waldo K. Lyon и Archie Walker). Берингов пролив преодолели удачно. Лодка погрузилась 1 августа у мыса Барроу и, используя новую инерциальную навигационную систему, впервые в мире 3 августа 1958 года прошла в подводном положении точку Северного полюса.

Технические детали этой миссии планировались учёными из специального подразделения лаборатории ВМС Electronics. Необходимо кратко остановиться на истории этой уникальной организации, сыгравшей значительную роль в освоении американскими подводниками Северного Ледовитого океана. Лаборатория Electronics была организована в 1945 году в Сан-Диего (штат Калифорния) и предназначалась для выполнения исследований в области связи и электронного оборудования для ВМС США. В лаборатории вскоре было создано подразделение во главе с физиком по образованию доктором Waldo K. Lion (мы уже упоминали о нём, когда шла речь о подлёдном походе дизельной подводной лодки ВМС США Boarfish в 1947 году). Подразделение специализировалось на подлёдных исследованиях и создании аппаратуры ля обнаружения льда. С 1969 года эта группа учёных стала называться Arctic Submarine Laboratory (ASL). В дальнейшем ASL претерпела несколько реорганизаций и являлась одним из подразделений подводных сил Тихоокеанского флота ВМС США. ASL отвечает за разработку и поддержание знаний об Арктике, специальных навыков, оборудования и процедур, позволяющих подводным силам ВМС США безопасно и эффективно работать в уникальной среде Северного Ледовитого океана.

Сотрудники лаборатории участвовали во всех без исключения подлёдных походах американских подводных лодок. Их стали называть «подлёдными лоцманами». В дальнейшем изложении их фамилии мы будем указывать в скобках вслед за фамилией командиров подводных лодок.

Таким образом, долгожданная цель была достигнута – первое в мире судно – атомная подводная лодка ВМС США, прошла в подводном положении точку Северного полюса.

Далее после четырёхдневного перехода подо льдами лодка всплыла у северо-восточного побережья Гренландии и проследовала в Портленд, Англия. На переходе была получена благодарность Президента США, впервые предоставленная в мирное время. Командир подводной лодки коммандер William R. Anderson на специальном самолёте был доставлен из Исландии в Вашингтон (округ Колумбия) где президент Дуайт Эйзенхауэр вручил ему орден Почётного легиона. Через несколько дней William R. Anderson вернулся в Англию, чтобы вновь возглавить экипаж и привести подводную лодку в США.

Nautilus покинула Портленд 18 августа и прибыла в Нью-Йорк, пройдя 3100 километров под водой со средней скоростью более 20 узлов (всё это было рекордами того времени). После торжеств в крупнейшем городе страны лодка вернулась в Нью-Лондон (штат Коннектикут) 29 августа 1958 года. Nautilus стала не только первой подводной лодкой в мире, прошедшей географическую точку Северного полюса, но и первой, преодолевшей Северный Ледовитый океан с востока на запад, совершившей манёвр с Тихого океана в Атлантический через Северный полюс. В дальнейшем таких переходов будет не так много.

Из Атлантического океана к Северному полюсу должна была прорваться первая серийная АПЛ – головная лодка первой серии USS Skate (SSN-578). Это была одно реакторная двух турбинная и двух вальная подводная лодка водоизмещением 2861 тонн. На вооружении имела торпеды и мины. Сразу же после вступления в строй в декабре 1957 года, уже в середине следующего года, она под командованием коммандера James F. Calvert выполнила в Северном Ледовитом океане первые всплытия в полынье (от Арктической лаборатории – доктор E.C. LaFond и Walt Wittmann). Подводная лодка входила в состав Атлантического флота ВМС США, поэтому выходила из Нью- Лондона (штат Коннектикут). С 30 июля SSN-578, преодолев Гренландское море (лето, разреженные льды), действовала подо льдами в течение 10 суток. Главной её задачей была отработка способов всплытия в паковых льдах. В оперативном приказе на поход указывалось: «Отработать способы всплытия лодки в районе паковых льдов… Всё остальное должно быть подчинено этой задаче <…>. Использование Северного Ледовитого океана для боевых действий окажется возможным, если лодки будут в состоянии всплывать на поверхность хотя бы периодически <…>» [Anderson William R., 37]. За это время она всплыла девять раз среди льдов, прошла более чем 2 400 миль под ними и стала вторым кораблём, достигшим Северного полюса (11 августа, в 21 час 47 минут по Гринвичу), всего лишь через неделю после Nautilus. Всплыть на полюсе SSN-578 также не удалось. Искать полынью вблизи полюса из-за высокого риска не разрешалось.

23 августа подводная лодка прибыла в Берген, Норвегия. После этого она сделала заходы в порты Нидерландов, Бельгии и Франции и 25 сентября 1958 года вернулась в Нью-Лондон.

Необходимо отметить, что в те годы американцы всячески пропагандировали свои достижения в области атомного судостроения и освоения Северного Ледовитого океана. В этой кампании главная роль отводилась Nautilus, которая весь следующий год посещала многие западные страны с допуском на её борт всех желающих посмотреть на чудо техники.