vignette| Le Nautilus à quai à Bergen. On voit bien le faux-pont de bois qui surmonte le navire, avec son rail facilitant la progression sous la glace, et l'écoutille carrée située en avant de la tourelle. L'appendice prolongeant la proue est un amortisseur destiné à éventuellement atténuer le choc avec les icebergs. L' expédition arctique du Nautilus en 1931 est la première réalisée avec un navire submersible par Sir Hubert Wilkins, un scientifique-aventurier australien, qui se lance ainsi dans la course au pôle Nord. Il échoua à du pôle, mais son expédition fut cependant un succès sur le plan scientifique.
Contexte et objectifs de l'expédition : la course au pôle Nord
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Le pôle Nord était à la fin du -début du un objectif primordial. Plusieurs explorateurs l’avaient approché ou atteint dans les décennies précédentes : en 1875-76, les Britanniques de l'expédition Nares ; en 1893 Fridtjof Nansen dans son navire Fram ; en l’Afro-Américain Matthew Henson, membre de l’expédition de l’amiral Robert Peary ; en , Roald Amundsen et Umberto Nobile l’avaient survolé à bord du dirigeable Norge.
Wilkins avait l’intention de parvenir au pôle Nord avec son navire en passant sous la banquise. Il devait retrouver au pôle Nord le dirigeable LZ 127 Graf Zeppelin affrété pour l'occasion par le magnat de la presse William Randolph Hearst, qui avait déjà sponsorisé le LZ 127 Graf Zeppelin pour un tour du monde aérien par les hautes latitudes Nord, en 1929. Hearst voulait publier quotidiennement dans ses journaux un compte-rendu envoyé par TSF depuis le sous-marin, et de plus diffuser le livre que Wilkins écrirait après la réussite de son expédition.
Wilkins, qui avait atteint la célébrité en 1928 (il avait même été anobli par le roi d'Angleterre) après sa précédente traversée dans un petit avion monomoteur, de l'Alaska au Spitzberg. En 1928 Hubert Wilkins avait ainsi atteint en avion le « pôle nord d'inaccessibilité » (voir Liste de points extrêmes du monde). Il cherchait à unir ainsi la recherche scientifique (océanographie, géophysique, météorologie, cartographie et climatologie) à un effet publicitaire qui lui permettrait de réunir des crédits.
Pour financer l'« expédition Nautilus », Lincoln Ellsworth (un riche mécène et explorateur polaire) fit don de , plus un prêt de ; Hearst acheta les droits à l'exclusivité pour le futur livre ; l'Institut océanographique de Woods Hole contribua pour ; et Wilkins ajouta finalement de ses fonds personnels provenant d'articles et de tournées de conférences ..
Le Nautilus vignette| Dans le port militaire de Boston, en 1921, -marins () sont amarrés, dans l'attente des résolutions du Traité de Washington de 1922. L’O-12, d'un type presque identique, n'est pas à Boston mais à Philadelphie.
Le Nautilus était bâti à partir d'un sous-marin militaire américain de la classe O, , le USS O-12 (SS-73).
Ce sous-marin lancé en 1917 et mis en service en (peu de temps avant la fin de la Première Guerre mondiale) avait () de long, () de large, et était propulsé par deux moteurs Diesel Busch-Sulzer de (alimentés par des réservoirs de fuel de ) et deux moteurs électriques Diehl de . Il pouvait plonger à () de profondeur, et rester en immersion pendant cinq jours avec d’équipage ..
Les cinq navires (O-11 à O-16) du deuxième groupe de la avaient connu divers problèmes, essentiellement électriques. Seul l’O-12 se comporta assez bien et c'est sans doute pourquoi il fut choisi pour être confié à Hubert Wilkins. En 1930, il se trouvait depuis 1924 (date de sa mise à la réforme après six ans de station sans problème majeur dans la zone du canal de Panama) au mouillage dans un bassin tranquille du Philadelphia Navy Yard.
L’O-12 fut loué (étant sujet britannique, Wilkins ne pouvait l'acquérir) pour cinq ans, au prix d'un dollar par an, avec deux clauses annexes au contrat : le navire ne pourrait être utilisé qu'à des fins de recherche scientifique, et en fin d’utilisation, il serait soit rendu à l'US Navy, soit coulé sous au moins () d'eau. vignette| Le pôle Nord, but de nombreuses expéditions entre 1850 et 1960.
Wilkins fit adapter à l’O-12 les aménagements suivants : un faux-pont en bois surmonté d'une glissière en acier, qui escamotait le saillant de la tourelle et donnait aux superstructures un galbe lisse et bombé : le Nautilus pourrait ainsi s'insinuer sous la glace et progresser sans exposer les angles vifs de sa coqueMais le fardage dû à ce faux-pont va avoir ultérieurement des conséquences : sensibilité du navire au vent et aux lames, gîte, nombreuses avaries etc. — ce faux-pont était percé de plusieurs petits hublots (étanches seulement à faible profondeur…) qui renforçaient la ressemblance du navire avec le fameux Nautilus imaginé par Jules Verne dans Vingt mille lieues sous les mers ; deux drilles orientées vers le haut et destinées à forer des tunnels dans la banquise : une de petit calibre, qui permettrait de pomper l'air extérieur, et une de plus gros calibre, pouvant laisser passer des hommes qui pourraient ainsi sortir du navire et prendre pied à la surface de la banquise « Polar Sub Can Drill Through Ice », Popular Science, April 1931. On voit aussi sur la comment a été construit le faux-pont au-dessus des œuvres mortes du sous-marin. ; un sas pressurisé, aménagé dans la chambre des torpilles, qui permettrait aux scientifiques embarqués d'être de plain-pied avec la mer, et d'y prélever des échantillons ; une portion du faux-pont munie d'une charnière et d'un ressort, qui, en se levant en oblique, permettrait, comme une perche de trolleybus, de progresser en gardant le contact avec la surface inférieure de la banquise… ; un « éperon » soudé à la proue (en fait, un amortisseur ressemblant à un bout-dehors tronqué), qui permettrait peut-être d'écarter les icebergs et d'éviter le sort du TitanicCes « aménagements », à part le sas pressurisé qui fut bien mis à profit par les scientifiques du Nautilus, apparaissent comme des bricolages hasardeux, et se révèleront d'ailleurs soit inopérants, soit inefficaces, soit dangereux. Ils ont pourtant été conçus par Simon Lake..
L'équipage de est choisi avec soin ; il comprend des diplômés de l'U.S. Naval Academy et des marins vétérans de la première guerre mondiale.
Le , en présence du petit-fils de Jules Verne, le Nautilus est baptisé par la jeune épouse de Wilkins, l'actrice Suzanne Bennett, avec un seau de glaçons : la prohibition empêche qu'on utilise le classique champagne.
L'expédition Les essais sont longs, et endeuillés par la mort du magasinier, Willard Grimmer, qui tombe par-dessus bord et se noie dans le port de New York. On abrège les préparatifs, car il est urgent de partir avant la mauvaise saison, et les médias commencent à se lasser, le sujet à la mode qu'est le Nautilus risque d'être délaissé, voire brocardéLe documentaire de Hans et Sebastian Fricke (All. 2011) montre nettement sur les séquences d'actualités tournées à l'époque que les drilles en particulier, équipement pourtant essentiel pour la survie de l'équipage, furent essayées rapidement et sans trop de conviction devant les caméras des reporters… Et on voit aussi, lors de l'appareillage du Nautilus, Suzanne Bennett, en trench-coat serré à la taille et en chapeau-cloche, appuyée sur un canon, agitant son mouchoir vers l'horizon brumeux. Même Walt Disney avait participé à l'engouement : il avait posé à côté de Wilkins, une marionnette géante de Mickey dans les bras, et lui avait envoyé une carte de vœux sur laquelle Mickey Mouse sortait avec le sourire de l'écoutille d'un caisson globuleux, devant un décor pseudo-polaire. Et Pat Sullivan l'avait imité, avec une carte de Félix le Chat… : on surnomme déjà l'expédition Nautilus le suicide club.
Le , le Nautilus quitte le port de New York pour Plymouth, en Angleterre. Mais il tombe vite en travers, ses deux moteurs en panne, dans une violente tempête de l'Atlantique NordTempête bien filmée à travers les hublots, selon les extraits repris par le documentaire de 2011. Un hommage particulier doit d'ailleurs être rendu au cameraman de l'expédition, pour la qualité de ses séquences et les risques qu'il a pris sur le pont étroit et dangereux (surtout par gros temps), et aussi sur la banquise…, et le Nautilus, dix jours après son départ, doit envoyer un SOS par TSF. L’, une des gloires de l'US Navy, se trouve heureusement à proximité ; il arrive, prend le sous-marin désemparé en remorque et l'emmène jusqu'à Cobh en Irlande.
Le Nautilus est ensuite remorqué jusqu'à Plymouth et réparé en cale sèche. Le , le prince de Galles (futur Édouard VIII du Royaume-Uni), en chapeau-melon et gants blancs, vient le visiter et saluer Sir Hubert.
Le Nautilus reprend la mer, à destination de la Norvège. La traversée jusqu'à Bergen, atteinte le , est rapide et sans problème. Les scientifiques (en particulier Harald Ulrik Sverdrup, océanographe et météorologue norvégien et , médecin, sportif, pionnier du cinéma et chercheur allemand) embarquent alors, avec tout leur matériel. Le commandant de la flotte sous-marine norvégienne vient visiter le Nautilus, et déclare en partant que jamais il n'oserait faire embarquer qui que ce soit sur un pareil navire… vignette|La banquise, sous laquelle le Nautilus s'est glissé fin août 1931.
Quoi qu'il en soit, le Nautilus quitte Bergen le , déjà très tard pour une expédition arctique. Au large, une tempête endommage le faux-pont de bois. Après une rapide réparation à Tromsø, le Nautilus repart vers le Spitzberg, et remonte vers le nord.
Le froid paralyse presque l'équipage : le Nautilus navigue en surface, et, comme l'habitacle n'est ni chauffé ni isolé, le givre et la glace se déposent partout, l'eau douce gèle dans les canalisations. Par ailleurs, le pack anormalement épais cette année-là ralentit le navire.
Le , le Nautilus atteint enfin la banquise, sous le nord (la latitude la plus élevée jamais atteinte alors par un navire en navigation autonome) et on se prépare à plonger : il reste jusqu'au pôle Nord. Le capitaine fait auparavant équiper Frank Crilley : le scaphandrier « pieds-lourds » va inspecter la coque de l'extérieur. Mais Crilley remonte avec une mauvaise nouvelle : les ailerons du gouvernail de profondeur ont disparu, la plongée est impossible.
Wilkins, qui se demande si un saboteur n’a pas cherché à empêcher la plongée, prévient Hearst par TSF ; le magnat lui répond en substance qu’il ne paiera que si le Nautilus plonge sous la glace.
Le , le cameraman de l’expédition est déposé sur la banquise, et il filme la plongée du Nautilus : le capitaine Danenhower emplit les ballasts avant pour incliner la proue, met en avant toute, et, grâce à sa forme elliptique, le navire parvient à se glisser sous un floe de (environ ) d'épaisseur, en raclant la glace avec un bruit effrayant pour les passagers. Le Nautilus émerge ensuiteSelon certaines sources : le Nautilus a fait surface un peu plus loin dans une polynie ; selon d'autres sources : après avoir fait halte pour éliminer des avaries (le bruit du frottement de la coque contre la glace les faisait craindre), le capitaine a repris en avant, puis a fait marche arrière. : il est devenu le à avoir plongé sous la banquise.
Mais les superstructures du navire (et en particulier l’installation aérienne TSF) ont été fortement détériorées lors du passage en force sous la banquise ; de plus la drille, qu'on a essayée sous la glace, s'est révélée totalement inefficace.