为了庆祝探路计划的胜利，也为了庆祝考察活动圆满结束，考察队在农垦总局米兰农场做了一桌全羊宴，大家都特别高兴。每个人都不成样子了，脸晒得暴了皮嘴唇干裂，但每个人收获挺大，特别是彭加木，一个硬皮的笔记本都快记完了。此时大家的心情就是休整几天之后回家。然而此时，彭加木却又有了新的想法，他想到罗布泊的东南去考察，然后从东北方向绕道“720”军事据点返回。彭加木对陈百录说：“罗布泊东南是从来没有考察过的地区，由米兰东进，经过东力克、落瓦塞、山兰子、库木库都克、羊塔克库都克、红十井、开元、新东一号，然后取道吐尔逊北上，返回乌鲁木齐。这样往东绕一个大圈，虽然路途遥远，却很有意义，因为这一带正是古代“丝绸之路”经过的地方。我想借这次难得的机遇，扩大考察成果。”
大家对这个想法情绪不高，意见也相当不一致。因为这是从来没有走过的路，军事地图上没有太多标记，只能依靠标记不够准确的前苏联地图。在地图上看，新的路线有900公里，比穿湖还要长，大家怕吃苦头。大家就这个问题讨论了几天，中国科学院新疆分院对新的考察任务做了批准-“党员要带头”。但是大家也达成一个原则：往前走，当水或者油消耗一半，探险的路还没走到一半的时候，就立即原路返回。
于是探险队在米兰采购物资，包括50斤面粉，30斤大米，考虑到车子只能拉8只汽油桶，多了也带不了，这一次决定带5桶油，3桶水。其中，彭加木买了一斤青岛食品厂出产的大白兔奶糖。这是他的习惯，外出时常带点糖果，当胜利归来或半途休息时，就拿出来“请客”。
6月11日7点30分，米兰农场食堂提前开饭，考察队三辆车离开柏油马路，向东出发。当时彭加木单独乘坐5座BJ-212，由王万轩驾驶；8座BJ-212由陈大化驾驶，带着汪文先、闫鸿建、沈冠冕、马仁文、陈百录和萧万能6人；嘎斯63卡车载着帐篷和供养，由包继才驾驶。此时天已大亮，鉴于新疆的当地时间比内地晚2小时，北京时间7：30相当于新疆当地时间5:30.
彭加木是个比较乐观的人，经常把困难估计得比较小。依照他的计划，探险队每天行进80-100公里。然而头一天，探险队就遭遇了大风天气，而且是与汽车行进方向一致的顺风。顺水推舟是好事，可是在沙漠之中酷暑难当，汽车水箱又都在车头，行车一二十分钟水箱就会沸腾。如果是逆风，风吹车头，还可以促进水箱散热，但是遭遇这种“吹车屁股风”，水箱很快就会‘开锅’。司机只好不断停车，打开车盖降温。特别是此行有三辆车，一辆车水箱‘开锅’，另外几辆都得停下休息。彭加木把希望寄托在库木库都克的水井上。在维吾尔语里，库木库都克的意思是‘沙井子’而且在前苏联地图上这一区域也标注有4口水井，彭加木相信在那里可以找到水的补给。就是不成，再向东到八一泉，也可以补充到水。毕竟从前苏联地图上测算距离，到库木库都克只需要三天的时间。
第一天行进46公里，而第二天（6月12日），只有更糟没有最糟，车队只前进了40公里。夜里11点开始又刮起大风，考察队员们连觉也无法睡。有队员开始泄气，提议取消东进计划，回米兰去。凌晨2点，彭加木召开会议，但是狂风怒号，飞沙走石，队员们即使大声吼叫着发言，别人也无法听清楚。
遭遇困难，不只有“吹屁股风”而已，一路上尽是先前遇到的那种被盐壳覆盖的路，虚实深浅不清，车子不敢走。虽然那张前苏联地图上标注的水井，又像一个海市蜃楼的诱惑，给予彭加木和探险队无限的希望。但按照约定，应该返回了，由于对实际情况估计的严重不足，一连三天，探险队走了不到200多公里，水和油已经消耗了一半。前路漫漫，大家都有些动摇。这天夜里，一场大风乘机“打劫”了考察队的营地。“大风掀走了帐篷顶，大家伙一人抱一根帐篷杆在风中摇晃，彭加木就抱着帐篷杆在大风里连喊带叫给大家打气：“科学精神就是探险，最困难的时候，就是胜利将要到来的时刻，大家要挺住，决不后退一步，风不会永远刮的！”风刮了一夜，那一夜没有人能睡着觉。彭加木的勇敢鼓舞了大家。大家都知道彭加木是患有两种癌症的人，年龄又是考察队最大的，在职务上是队长又是新疆分院的副院长，他都能坚持挺着，大家就不能躺下，他向前，大家就不能后退。
6月16日，依旧困难重重，一方面是后面两辆车，中型越野车和卡车都跟不上了，一开始等半小时，后来一等就是一两个小时，油和水都降到原来的四分之一，无一不是对探险队信心和意志力的考验。由于在东进的日子里，探险队着急赶路，每夜都是驻扎在新的地方，而且深夜大风肆虐就像在咒怨着这片荒原，让大家每晚几乎只能睡三四个小时。因而当他们到达库木库都克时，精神状态和身体状况都不算好，况且疏勒河故道中常有苍蝇和叮人的小虫子。下午2点左右，探险队被迫停下不再前进，开始在疏勒河南岸的库木库都克扎营。
直到现状到了如此地步，第二天出发时彭加木依然鼓动大家说：“现在还不是山穷水尽的时候。”
作为司机的王万轩相对更加的身心疲惫，嘴里嘟囔着：“这样下去，考察队早晚被带入绝境。”
“怎么连你也怕死了？”彭加木训斥道。
“怕死？怕死我就不来了！”王万轩激动地说。
听到这彭加木低着头，沉默着，很难受的样子。十几分钟后，彭加木向王万轩道了歉，但还是闷闷的。
就在这时，一群野骆驼出现了，十五六头，“野骆驼！”有人喊了一声。
此时的彭加木一下子从车座上蹦起来，激动得浑身发抖，大叫：“追、追！”
野骆驼目前只存在蒙古和我国西北部的沙漠和戈壁。可神奇的是其适应能力极强，耐饥、耐渴、耐热、耐寒、耐风沙，甚至能以喝盐水为生。而且只要喝足一次水，野骆驼可以在一个星期内都不再喝水，因而被人称作“沙漠之舟”。80年代初时，全球只剩下2000-3000头野骆驼，所以彭加木看到野骆驼群，自然是激动万分。
于是随着彭加木一声令下，车队与野骆驼进行了一场赛跑。很多骆驼都趁机跑散了。但还是有两只掉队了，一只是小骆驼，它跑得还不够快，自然很快落伍，开车3公里后立刻被活捉。而母骆驼看到小骆驼离群，不时回头张望，结果也离开了骆驼群。又追了3公里，陈百录掏出枪朝母骆驼连放7枪，母骆驼应声倒地。彭加木当即决定把小骆驼当做活标本，装在车上好以后运回去，而把已死的母骆驼剥皮做成死标本。彭加木甚至还亲自去剥皮，挤骆驼奶请队员喝，声称这是“沙漠中最富有营养的饮料”。
然而在支帐篷做晚饭时，水和汽油的残酷现实又摆到探险队眼前。按照原本的行进速度，现在本应该抵达目的地。然而现在却还只是全程的一半，还剩下400公里的路程没走完。汽油与水却都各只剩下一桶。而那仅剩的一桶水也因被放置在旧汽油桶里，呈现深褐色，满是铁锈。探险队的危机感越来越强烈。吃晚饭时全队又进行再次讨论，大多数人认为野骆驼能适应严酷的罗布泊环境，如果想通过其来推测附近是否有水源，基本是不可能的。当下必须马上向马兰基地请求救援。
彭加木在这里并没有明确反对这个意见，但是彭加木是一个有共产主义信仰的人，飞机飞行一小时要1000块钱（当时物价），甚至一公斤水也要20、30块，所以粗略计算下来，直升机运送一次物资要花上万元，而且数量有限。这样一来，国家付出的代价就太大了。其次，如果能在这附近找到水源，不但可以解决这次的用水问题，说不定还能为以后科考队过来探险考察提供帮助。CCTV和NHK联合拍摄纪录片《丝绸之路》的摄制组就曾经在一个叫“八一泉”的地方加过水。而这个“八一泉”所在的位置，正好就是疏勒河故道北岸，库木库都克北约30公里处。这个地方为什么叫“八一泉”呢？是因为50年代时，兰州部队的战士经过那里，发现底下有水，于是挖坑取水，坑里的水可以没过膝盖。为了纪念解放军功绩，便命名为‘八一泉’。
在罗布泊科考的那一段时间，探险队帐篷里挂着的气温计数值一直居高不下。最低时也有42、43度，最高50度。这一天汪文先将温度计插在地表一测，居然有接近75度的高温！当天下午，找水结果不尽如人意。水井没有找到，八一泉也并没出现。
最后一桶油桶里的水已经发臭浑浊，探险队员们又累又渴，也没有心思再找水。现实已经十分严峻，无论是向罗布泊继续前进，还是返回，对于他们来说都已不可能。没有足够的饮用水，唯一能做的就是向基地求救，原地等待。晚上探险队员们回到营地，彭加木又与众人讨论。最终还是在众人的要求下，向马兰基地发出电报，请求救援。电文由彭加木起草，内容如下：我们已到达库木库都克以西约10公里，我们缺油和水，现在的水只能维持到明天。
当晚成功发出电报后，除彭加木以外的所有队员都长舒了口气。而彭加木却似乎一直对没找到水井耿耿于怀。为了欢庆离回家不再遥远的旅途即将结束，他们将野骆驼肉割下来，准备饱餐一顿。吃晚饭时，彭加木一言不发地往篝火里加柴禾，替大家分肉。然而，直到凌晨2点，所有人都回到帐篷里休息时，他依旧呆坐在篝火旁。
正午12点，马兰基地再次发来电报：飞机十八日送水，不能送油。不要动，原地待命。汪文先再次拿着电文兴冲冲地跑出帐篷找彭加木，却没有发现彭加木的踪影。副队长汪文先猜想彭加木可能出去方便了，于是回帐篷里等待。
下午1点，司机王万轩回车上取衣服，在车上拿起一张地图，发现下面压着一张纸条。上面用铅笔写了一行字，是彭加木的笔迹：我往东去找水井。彭17/6，10：30。