Диссертация была защищена успешно. На этом, собственно, и заканчивался первый самостоятельный этап работы Сомова в области разработки методов ледовых прогнозов, и особенно организации научно-оперативного обслуживания навигации в Арктике. Вскоре он отошел от этих вопросов, увлеченный участием в крупных высокоширотных экспедициях, но еще много лет называл себя в шутку «отставным штаб-гидрологом».
Летом 1945 года Сомов впервые с 1938 года не поехал в Арктику. Он был назначен гидрологом центрального штаба морских операций в Главном управлении Северного морского пути. Осенью того же года он был послан гидрологом-наблюдателем на самолет, направлявшийся на посленавигационную ледовую разведку. Кроме обследования состояния льдов в арктических морях в начале замерзания, обзорные ледовые разведки включали полеты в высокие широты с целью зафиксировать границу и состояние старых льдов в Арктическом бассейне. В составе экипажа самолета были опытные полярные летчики: командир М. А. Титлов, штурман В. И. Аккуратов, бортмеханик Д. П. Шекуров, радист С. А. Наместников.
В плане предусматривался полет к Северному полюсу. В те годы полеты на полюс были еще необычными. На борт самолета было взято снаряжение на случай, если бы самолету пришлось совершить вынужденную посадку на дрейфующие льды.
Это был первый осенний полет в высокие широты. Вот как Сомов описывал некоторые моменты этого выдающегося полета в своем дневнике:
«В экипаже царило радостное возбуждение от сознания, что самолет наш летит над просторами Северного Ледовитого океана, где еще никто никогда не пролетал. Весной 1944 года тот же самолет Титлова, выполняя ледовую разведку, пролетел недалеко от мыса Арктического, но далее до самого полюса простиралось неизведанное пространство, пересеченное только двумя линиями дрейфа судов — „Фрама“ и „Седова“. Но вот под нами проплыли и те места, где несколько лет тому назад героически боролся со сжатиями льдов экипаж „Седова“. Что представляет собой все остальное пространство, лежащее впереди нас до самого полюса, никто до нас еще не видел. Несколько пар глаз напряженно вглядывались в бескрайнюю белоснежную пустыню под нами, освещенную слабым рассеянным светом полярных сумерек, лишающим ее каких бы то ни было теней. Кругом все бело: лед, клочья тумана и облака над нами. Временами все это сливается, и мы летим в белом безграничном пространстве, где слова „верх“ и „низ“ превращаются в какие-то условные понятия, лишенные прямого реального смысла.
Глаза с напряжением вглядываются в белый, таинственный полумрак. У каждого в душе таится надежда увидеть что-либо необычайное, новое…
— Остров! — вскрикивает Титлов.
Голос Титлова действует на остальных, как удар электрического тока. Самолет заваливается на левое крыло и идет на снижение. Под крылом среди белого однообразия мелькают оледенелые громады утесов, купола горных вершин. В полумраке остров кажется громадным. Только взгляд на радиоальтиметр возвращает к реальности: высота полета над островом менее 100 метров.
— Айсберг, — разочарованно констатирует Титлов.
— Земля Титлова не состоялась! Ну что же, не будем терять надежды! — подтрунивает кто-то из экипажа. Хотя за минуту до этого всем казалось, что видят остров».
За 85-й параллелью пропала слышимость последнего радиомаяка. Штурману приходится вести самолет только по счислению. А магнитный компас в высоких широтах работает ненадежно. Но экипаж верит в опыт В. И. Аккуратова. Ведь он прокладывал путь одному из самолетов Первой высокоширотной экспедиции к Северному полюсу, когда весной 1937 года была создана дрейфующая станция «Северный полюс-1», и был штурманом полетов к Полюсу недоступности весной 1941 года.
Попадая в туман или в облака, самолет обледеневает. Чтобы уйти из слоя обледенения, Титлов то снижал машину до бреющего полета, то поднимал ее ввысь. Однажды пришлось подняться на высоту 4700 метров, пробивая облака. По корпусу в момент обледенения стучали осколки льда, срываемые с крыльев струями воздуха. Незадолго до подлета к полюсу в разрывах облаков появился серп луны. Аккуратов уточнил по ней место самолета и уверенно подвел его к точке полюса.
В 6 часов 56 минут 2 октября самолет сделал круг над Северным полюсом. В разрывах тумана Сомов наблюдал многолетние льды и разводья.
«Мы видели чистую воду среди ледяных полей. Настолько много чистой воды, что местами были заметны ветровые волны».
За полетом следили радиостанции, и, когда самолет благополучно развернулся над полюсом, на борт стали поступать поздравительные радиограммы от друзей. Ведь это был всего лишь шестнадцатый полет к Северному полюсу!
В 7 часов Титлов от полюса повел самолет на юг и вывел его точно к намеченной точке на берегу. Через сутки отдыха экипаж продолжал ледовую разведку по плану. 15 октября 1945 года самолет вернулся в Москву.
Во время этого полета был собран интересный материал о состоянии льдов в секторе между 95 и 138-м меридианами Северного Ледовитого океана.
«Наш полет к полюсу дал много интересных данных о распределении льдов в центральных районах Ледовитого океана, — записал тогда в своем дневнике Сомов. — Надо надеяться, что подобные полеты в самом недалеком будущем будут осуществляться регулярно. Мне же лично этот полет дал много в смысле опыта наблюдений за льдами в условиях полярных сумерек и, кроме того, что греха таить, дал известное удовлетворение, что я впервые побывал на Северном полюсе. Не так уж часто эта возможность выпадает на долю человека!».
Об этом полете в 1945 году писали газеты. И впервые к М. М. Сомову пришла известность.
Летом 1946 года Арктическим институтом была снаряжена экспедиция на ледоколе «Северный полюс».
Начальником этой экспедиции был И. В. Максимов, впоследствии крупный океанолог, профессор, его заместителем по научной части — М. М. Сомов, капитаном ледокола — опытный полярный мореплаватель К. К. Вызов. Экспедиция была комплексной, в ее состав входили океанографы, гидробиологи, гидрохимики, ледоисследователи, геологи, геофизики, гидрографы, метеорологи, аэрологи. Всего 35 научных работников. Забот у заместителя начальника экспедиции было много: согласование программ, комплектование научных приборов. Ледокол «Северный полюс» был мало приспособлен для размещения лабораторий и сложного, разнообразного оборудования. Кроме того, он находился во Владивостоке и все приходилось отправлять туда по железной дороге.
28 мая 1946 года, в белую ночь, участники экспедиции выехали поездом из Ленинграда. Михаил Михайлович ехал в страну своей юности — на Дальний Восток. Более полутора месяцев стоял во Владивостоке ледокол. Оборудовались лаборатории, устанавливались лебедки. Наконец сборы были закончены, и 21 июля ледокол «Северный полюс» вышел в море. Через четвертый пролив Курильской гряды вышли в Тихий океан. 25 июля, в ясный спокойный день, к востоку от Петропавловска-Камчатского руководство экспедиции решило провести «генеральную репетицию» — выполнить глубоководную океанографическую станцию. Сомов умело дирижировал опусканием приборов — на борту ледокола было семь лебедок, установленных в разных местах, и опускать приборы нужно было так, чтобы тросы не перепутались между собой. Все прошло успешно. Это была первая глубоководная станция, выполненная советской экспедицией на глубине 4500 метров в Тихом океане.