Особенное внимание Ломоносов уделяет конструкции компасов — этого основного прибора на корабле. Он отмечает, что современные ему компасы настолько несовершенны, что «не токмо на море, но и на сухом пути исправных наблюдений в переменах чинить нельзя». Он предлагает делать компасы больше, чтобы деления на них были отчетливее и позволяли отсчитывать с точностью до одного градуса. Компас должен быть установлен так, чтобы курсовая черта была параллельна диаметральной плоскости корабля. Сила магнита катушки должна преодолевать силы трения, а «чтобы все погрешности, которые от оплошности правящего бывают, знать корабельщику, должен он иметь компас самопишущий». Предложенная Ломоносовым конструкция самопишущего компаса в основных чертах ничем не отличается от современного курсографа. Одновременно Ломоносов предлагает целый ряд других самопишущих морских приборов: дромлометр (донный механический лаг), клизеометр — для определения сноса корабля под влиянием дрейфа, циматометр — для учета движения корабля под влиянием килевой качки, особый прибор для определения направления и скорости морского течения, салометр — прибор для измерения плотности «сала» — и др. Эти навигационные приборы, сконструированные Ломоносовым, по заложенным в них плодотворным идеям значительно опережали свое время.

Великая ломоносовская идея оснащения корабля разнообразными приборами, автоматически регистрирующими и учитывающими его движения и условия плавания, позволяющими вести корабль при любой видимости в приполярных водах, нашла свое осуществление только в наше время.

Конструируя новые приборы для облегчения морского кораблевождения, Ломоносов указывает на необходимость разработки теоретических вопросов морского дела. Главнейшей задачей является создание «истинной теории течения моря» и изучения явлений земного магнетизма. Ломоносов полагает, что если бы мореплаватели часто и точно определяли величины отклонения и наклонения магнитной стрелки, то физики сумели бы вывести соответствующие законы. Однако «бесчисленное множество по всем открытым морям и к страннолюбивым берегам плавает, но только ради прибытков, не ради науки». Ломоносов впервые с большой проницательностью и убежденностью поставил вопрос о необходимости специального научного изучения морей и океанов. Он говорит о создании русской мореплавательской Академии — научно-исследовательского учреждения, где на глубокой физико-математической основе изучались бы вопросы, связанные с морем и кораблевождением.

«Мореплавательное дело, толь важное до сего времени, почти одною практикою производится, — пишет он, — ибо хотя академии и училища к обучению морского дела учреждены с пользою, однако в них тому только обучают, что уже известно для того, чтобы молодые люди в сем знании, получив надлежащее искусство, заменяли престарелых, на их места вступая. А о таковых учреждениях, кои бы из людей состояли, в математике, а особливо в астрономии, гидрографии и механике искусных, и о том единственно старались, чтобы новыми полезными изобретениями безопасность мореплавания умножить, никто, сколько мне известно, постоянного не предпринимал попечения».

Великий гуманист, помышляющий прежде всего о мире, а не о войне, он с сожалением говорит: «О есть ли бы оные труды, попечения, иждивения и неисчетное многолюдство, которые война похищает и истребляет, в пользу мирного и ученого мореплавания употреблены были; то бы не токмо неизвестные еще в обитаемом свете земли, не токмо под неприступными полюсами со льдами соединенные береги, открыты; но и дна бы морского тайны, рачительным человеческим снисканием, кажется исследованы бы были!.. и день бы учений колико яснее воссиял бы откровением новых естественных таинств».

Пафос научного исследования, радость познания и творческого преобразования мира в одинаковой степени пронизывают теоретические и практические работы Ломоносова. «Мужеству и бодрости человеческого духа и проницательству смысла последний предел еще не поставлен», — пишет он в составленной им инструкции морским офицерам, отправляющимся на поиски Северо-Восточного морского пути, предпринимаемые по его захмыслу. Ломоносов с уверенностью говорит русским мореплавателям, что «много может еще преодолеть и открыть осторожная их смелость и благородная непоколебимость сердца».

В сентябре 1763 года, с целью побудить правительство к организации большой полярной экспедиции, Ломоносов представил в Морскую российских флотов комиссию «Краткое описание разных путешествий по северным морям и показание возможного проходу Сибирским океанам в Восточную Индию». Мысль эта давно занимала Ломоносова. «Северный океан, — писал он, — есть пространное поле, где усугубиться может российская слава, соединенная с беспримерною пользою». Россия, имея в своем распоряжении океан, «лежащий при берегах себе подданных», достигнув по нему восточных своих берегов, будет «не токмо от неприятелей безопасна, но и свои поселения, и свой флот найдет».

Едва в 1742 году прибыло первое известие о достижении нашими моряками берегов Америки, как Ломоносов, обращаясь в оде к Елизавете, говорит:

Ломоносов считал, что установление Северо-Восточного морского пути является исторической задачей России.

восклицал он в поэме «Петр Великий». Ломоносов уверенно смотрит в будущее, и перед его умственным взором («умными очами») проходят караваны русских судов. В оде 1752 года он говорит:

Ломоносов настойчиво повторяет призыв к русским мореплавателям: спешить на Восток! Этого требуют насущные нужды государства. Ломоносов указывает на отчаянные усилия Англии проникнуть на Восток северным путем и говорит, что русскому народу, ввиду этих стремлений «Британии, которая главное свое внимание простирает к Западно-северному ходу Гудзоновским проливом, не можно, кажется, не иметь благородного и похвального ревнования в том, чтобы не дать предупредить себя от других успехами толь великого и преславного дела». С открытием Великого Северо-Восточного пути вдоль берегов Сибири «Путь и надежда чужим пресечется», укрепится морское могущество и независимость России, откроются новые возможности для развития торгового мореплавания.

Ломоносов обращает особенное внимание на экономическое значение Северного морского пути. Все трудности «купеческого сообщения с восточными народами», вызванные «безмерной дальностью» долговременных путей через Сибирь, «прекращены быть могут морским северным ходом». Установление постоянного торгового пути из Архангельска к берегам Тихого океана вызвало бы и оживление беломорской морской жизни, замершей после учреждения петербургского порта.

Ломоносов полагал, что открытие Северо-Восточного морского пути облегчит «сообщение с Ориентом» — торговые и культурные связи с народами Дальнего Востока. Ломоносов считал, что Россия должна хорошо знать своих ближайших восточных соседей, и составил особую докладную записку о необходимости учредить «Ориентальную Академию» для изучения восточных языков и культур.

Мысль об открытии Северного морского пути давно занимала русских людей. Еще в 1713 году Федор Салтыков подал Петру I «пропозицию», в которой предлагал устроить в устье Енисея корабли «и теми кораблями, где возможно, кругом Сибирского берега проведать, не возможно ли найти каких островов», а кроме того, «купечествовать» с Китаем и продавать сибирский лес, смолу и деготь Европе. Через год Салтыков даже разработал небольшую инструкцию мореплавателям, в которой наказывал, когда они пойдут вдоль берегов Сибири, описывать устья рек, какова в них глубина и течение воды, «какого образа земля на дне», какие около тех мест леса, «какая там Клима» и т. д. Петр живо заинтересовался этим вопросом и не упускал его из виду до конца жизни. За пять недель до смерти он толковал с генерал-адмиралом Апраксиным «о дороге через Ледовитое море в Китай и Индию».