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1879年，美国海军上尉华盛顿.得.朗格带领珍尼号探险队，从旧金山出发，奔赴北极，寻找地理学上的北极点。经过几个月的航海，在赫拉洛岛附近被冰块阻拦。此后，珍尼号被海流冲向西方，经过乌兰格尔岛，又继续向西北漂流了1年5个月，1881年6月，不幸在新西伯利亚岛北面的冰海触礁沉没。
珍尼号的海员们到达西伯利亚的勒拿河河口时，由于饥饿与寒冷，整个探险队只剩下2人。
1884年，有人在格陵兰西南海岸发现了珍尼号上的漂流物，包括油布做的裤子和其他器具。
为什么这些东西能从西伯利亚漂流到格陵兰南部呢？它们是否是从北极点流过来的？或是通过极点附近的地方飘过来的？
每天夜里，瞭望员都发现冰山，而指挥官则会发出“全体到甲板上集合！”的命令。这样连续多次，探险队的队员根本无法安睡。据说泰拉号的船长克洛基，在那个冬天里一直都站在甲板上，偶尔也只是坐在椅子上打瞌睡，根本没有上床睡过觉。
南森的一位朋友在哥达塔沿着格陵兰海岸流动的流水中，还发现了许多奇怪的木片，那是爱斯基摩人用来射鸟的武器的一部分，和格陵兰西岸的爱斯基摩人所使用的完全不同。
这种武器从阿拉斯加海岸漂流过来，是白令海峡地带的爱斯基摩人的用具。武器上面，嵌有阿拉斯加的爱斯基摩人从居住在东西伯利亚沿岸的爱斯基摩人那里买来的瑞士磁制珠。
南森过去在格陵兰航海时还发现了另一个有力的证据，由于格陵兰当地生长的灌木，不适合作为格陵兰人建造小船和雪橇的材料，所以他们便到海岸边收集流木来制造小船和雪橇。那么，这些木头到底是从哪儿流来的？根据一位植物学者的解释，这些漂到格陵兰的流本，大部分是西伯利亚的落叶松，所以应是从西伯利亚越过北极海来的。南森认为，既然木材可以越过北极地，人也应该顺着海流到达北极点。于是，他便计划设计一艘特殊的船，以便能够巧妙地通过流冰，漂流到北极。
他开始设计一艘能巧妙通过冰道的船，并尽可能将它建造得小巧、坚固。他认为：“只要能够装载在5年时间内，12个人所需的物资和煤就行了，最重要的是船是否撑得住冰的压力，所以船侧一定要保持充分的倾斜，让冰不易附着在上面，同时使冰不但不能将船身夹住，反而还能将船推上海面。”
1893年6月24日，南森将自己所设计的船命名为佛拉姆（前进号），从挪威的柏帕维根出航，当时的佛拉姆号船上，除了南森及船长奥多·史贝托拉普外，还有10个挪威人。南森在他的远征日记中写道：“小巧的佛拉姆号像箭一般很快地驶向里沙卡湾，赌命的旅行就这样开始了。”
他们一直在北欧的沿岸向东航行，3个月后，佛拉姆号终于进入了俄国北方的北极海，并继续向北极的流冰区前进。他们原来是计划在危险开始之前，先在新西伯利亚岛补充物资。然而，南森却在到达西伯利亚以前，就把航向改向北方，以致于还不到9月，佛拉姆号便被困在冰中，开始在北极海域中随着流水漂流。
冬天到来后，冰层愈来愈厚，南森和海员们开始担心佛拉姆号，不知它是否会遭遇与珍尼号相同的命运，被冰压扁。一晚，船员们正在进餐时，突然听到冰裂开的声音，而且裂开的声音与所引起的声响慢慢增大，最后，音量甚至超过了船员们交谈的声音。随着冰压迫船侧，船开始上升，南森对佛拉姆号的设计和改造避免了一场灾难的发生。
随着流冰漂流，日子真是愈来愈单调，原本是十分活跃的南森，着实无法忍受这种被冰封闭起来的生活。他在日记上写道：
“真希望恢复到有生气的生活方式，每天都静止不动，真的会把人类的灵魂给淹没，单调的生活就像冬夜一样黯淡，我必须设法打破这种晦涩和充满惰性的日子，寻找发泄精力的方法。可是，会有什么事情发生呢？真希望来一场暴风，把这些冰块撕开，出现像那些没有冰的大海中的波浪，那样该多好啊！”
12月底，佛拉姆号到达了北纬82度30分的地方。以前曾经在流冰区航行的船，都从未有如此接近北极点的纪录，而且从来也没有像佛拉姆号这么坚固的船，能够被强大的冰压所压迫而丝毫无损。
南森在日记中自豪地写道：“左侧的船底压着厚达2米的冰块，船浮在冰上好像要把冰打破一般。在这种情形下，佛拉姆号一面被冰挤压，一面又因为船的重量，反而把冰块压得更坚实。船的中央部分已完全冻结在冰上，但是，我坚信佛拉姆号不会全压扁，可以忍受冰压，我们一定能取得胜利。”
佛拉姆号漂流到北纬84度左右时就停止了，然后开始向西漂流。南森推测可能需要一至两年，船才能从冰层中脱离。为了尽快地到达距他们只有600公里的北极点，大家认为只需要两个强壮的男人、雪橇、小船、100天量的食物和天时地利，大约50天左右，就可以走完这一段路程。于是，南森把指挥权交给史贝托拉音船长，然后和佛拉姆号的年轻军官约翰生一起往北极前进。
开始的几天，一切还很顺利，三部雪橇拖着两艘小船，在平坦的冰上顺利前进。但是没多久，他们就遇上了隆起的冰丘脉，要通过它非常困难。
此时是1895年4月5日，南森和约翰生到达北纬86度14分的地方，距离极点只有418公里。南森开始犹豫不决，他很想撤回，但是又不甘放弃。
南森在日记中写道：“4月6日，星期六，凌晨2点，温度下降到零下29.9度，海面的情形愈来愈恶劣，昨天的冰差一点使我绝望。冰丘脉看来很多，为确定是否愈往北情形愈坏，我们计划再前进一天。冰丘脉连续不断，由冰块堆积得凹凸不平的冰原也无限地伸展着，要越过这样的冰原，一定要把雪橇抬起来，如此困难的行程，就是再强壮的人也受不了，我们马上判断前进无望。”
虽然如此，南森和约翰生仍然继续走了两天，企图强行通过。
南森当时这样写道：
“4月8日，星期一，海面的情形愈来愈恶劣，根本无法再前进。冰丘脉几乎连续到地平线，我很想再继续前进，但使用了那么多宝贵的时间，却毫无所获。假如这样的冰从我们现在所站的地方，一直连续到极点，那么即使我们花费更多的时间，也是白费。”
其实，这两位挪威人已经越过别人不曾到达的最北点，即距离北极点只有288公里处。
前进无望，他们只好往南到附近的佛兰斯约瑟夫地。不料他们两人在前进途中，竟忘了给手表上发条，这种疏忽使得旅行更加困难，他们没有其他知道正确时间的方法，也无法计算出自己的正确位置。
由于他们的位置接近磁场，指南针的偏差很大，以至于一直无法到达只有1公里的佛兰斯约瑟夫地。渐渐地，北极春天来临了，薄薄的的冰上像个麻脸似地到处都是小水池，海中也有冰也消失了；人、狗和雪橇都须依赖小船过海，一旦被冰阻挡了前进的路线，只得划向更远的路程。
渐渐没有食物了，南森只好把衰弱的狗杀死，将它们的肉当做其余狗的食物，并为自己和约翰生留一些肉干，但是也不能维持多久了。
5月15日，是约翰生的20岁生日，南森只能用加糖的果汁来庆祝。到了6月9日，食物已经吃完，他们只好留下3只强壮的狗，把其余的狗全部杀死。
接着的20天，灰色的天空不但刮着强风，还下着倾盆大雨，南森的腰痛恶化，根本无法继续前行。他们明白继续前进，只是浪费宝贵的体力而已，因而决定在那里停下来。休息几天后，南森的体力已稍稍恢复，于是两人又继续前进。
一天，约翰生幸运地猎获了一只海豹，两人自离开佛拉姆号，一直到现在才饱餐了一顿。海面的情形逐渐好转，但是他们仍未看到陆地。
8月，两人终于进入了蔚蓝色的海域，此时海面已经不再结冰了，于是他们把两艘小船连接在一起，再把帆接起来，然后将所有的装备和雪车都放在船上，开始了海上航行。当薄薄粘粘的雾被风吹散后，天气突然变得很晴朗，他们立刻发现远处有岛屿，那是佛兰斯约瑟夫的最北端的岛屿。
两人经过两年的航行，终于再度看到了土地。此时已经进入9月，夏天即将过去，他们必须寻找适当的地点，准备度过北极的冬天。
他们找到了一个附近有绝壁挡风的地点建造营地，附近还有象牙海鸥、三趾海鸥、海盗鸣和海雀等在飞行，白熊、海豹及海驴也到处可见，那儿的确是一个不乏新鲜肉食的最佳过冬营地。
南森用海驴的皮做屋顶，把小屋子建造得十分坚牢；为防水与防风，他还使用小石子和苔藓来塞住墙上和屋顶的缝隙。
这天早上，南森突然听到远处有狗吠声。他们所剩下那两只狗，早在一个月前就杀死了，怎么还会有狗叫声？附近一定有人，想到这里，南森立刻跑向传来声音的方向。南森在当时的日记中这样写道：
“在冰上徘徊久了，感觉在陆地上行走的感觉真好。忽然，我听到了人的叫声，在这3年间，我第一次听了这么熟悉的声音。我和约翰生立刻抛下手中的东西跑向冰丘上头，我的心脏快速地跳动着，头上的血液似乎都沸腾了；接着我又听到狗的叫声，在遥远的冰原中间，可以看到黑影在移动……我立刻跑向那里，同时挥动我的帽子，对方也是一样……近了，更近了，我听到了那个人向狗说话的声音，那的确是人类的声音，3年以来，我第一次听到不认识的人的声音，他说的是英语，接近以后，我才知道那个人就是英国的探险家杰克逊。”
两人紧紧地拥抱在一起，他们彼此都无法相信那是真实的事情，而不是梦。
一个月后，杰克逊的船维因多瓦号便到达了佛兰斯约瑟夫南方的一个小岛。8月7日，维因多瓦号便载着南森与约翰驶向挪威，同时用电报把南森生还的消息传向挪威。
被认为已经死亡的两位探除家返回祖国后不久，令世人更吃惊的是同年8月20日，漂流了2年11个月的佛拉姆号也回到了挪威港口。而且在战胜了冰层的佛拉姆号船上，所有的海员都安然无恙。
虽然南森和约翰生并没有到达北极点，但是有关北极地区的调查，以及佛拉姆号长期在冰上漂流的经验，仍然为以后前往北极探险的人提供了宝贵的经验。