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胜了病魔，在病情好转后他又投入到科考中，1979年，彭加木任新疆科学院副院长。
第一次罗布泊探险是1964年初，彭加木带着几个科学工作者绕着罗布泊一周，采集了水样和矿物标本，经过测验认为这里是块宝地，里面存在着核反应所需的稀缺物质——重水。
第二次罗布泊探险是1979年，彭加木作为中日两国摄制组《丝绸之路》的顾问，对罗布泊周围再次进行考察，为国家找到许多稀有宝藏，许多重大发现填补了国家科研领域多项空白，同时还为摄制组提供了地理帮助。
第三次罗布泊探险是1980年，彭加木带领其他9名科考人员开始了第三次探险，正是在这次探险中，彭加木因独自一人外出找水神秘失踪，至今成谜。
10名科考人员名单：
中科院新疆分院（6人）：彭加木、汪文先、马仁文、阎鸿建、沈观星、陈百泉
司机（3人）：陈大华、王万轩、包纪才
驻军某部队的无线电发报员（1人）：肖万能
1980年5月3日，10名科考人员带着4大桶水、2大桶汽油和汽车、帐篷、通讯设备等若干物资出发，进入方圆450公里的无人区罗布泊。在干燥、炎热的罗布泊里，考察历时一个月，收获颇丰，突破重重艰难险阻，史无前例的第一次由北向南成功纵穿罗布泊，于6月5日到达罗布泊南岸的米兰农场。
6月11日，在米兰短暂休天后，考察队一行从米兰出发，准备沿古丝绸之路南线再次横穿罗布泊，然后取道敦煌去乌鲁木齐。
6月16日傍晚他们艰难的来到罗布泊东岸的库木库都克附近。
此时，科考队从米兰农场补充的汽油一路已经消耗殆尽，带的水也只剩下可怜的十几公斤，而且装在高温下的铁桶里，几天过去，水已经变质，颜色和酱油一般，散发出臭臭的铁锈味，根本没法饮用。
彭加木派专搞水文地质的副队长汪文先等出去找水，可汪文先找了几个地方，挖下一米多深，不见丝毫水气。得出的结论是，科考队驻地附近没有水。
严重缺油、缺水、缺食物，队员们疲惫不堪、弹尽粮绝，此时陷入了绝境。
在这生死关头，大家开会商量，一致要求给驻地部队发出求救信号。当晚9点过，彭加木亲自起草，向马兰基地前沿指挥部“720”发出求救告急电报：“我们今天到达库木库都克以西大约十公里，我们缺油和水，请求紧急支援油三百公斤，公斤，现有的水只能维持至十八日。请转告乌市扑获一头小骆驼。”
6月17日早上，部队回电：“同意送物资，就地待命。”确定科考队位置后，部队决定派直升机先送500斤水过去。
得到回电后，彭加木却犯嘀咕了！考虑再三，他召集队员们到帐篷里开会，他说，直升机送水代价实在太高，一斤水要耗费十几块钱，500斤水就要7000元。不要轻易给部队找麻烦，此次科考已经给他们添了负担，能自己解决的尽量自己解决。为了给国家节省这笔不菲的经费，大家开车出去找水。
队员们说，“720”既然已同意送水，科考队困境已得缓解，另外，开车走那么远，单程就有120多公里，汽油本来已十分紧张，要慎重为好，再说，开车出去也有危险……
为此，彭加木和队员们发生了激烈的争执。
和队员产生矛盾，彭加木决定自己亲自去找，他自信一定能找到。
在沉闷的气氛中，彭加木离开帐篷，来到越野车里，他打开自带的军用地图，看到离库木库都克不远标有“红八井”、“红十井”，稍远一点还有“泉”，不远处又是疏勒河古河道，他充满信心的断定：附近肯定有水！
心情同样沉重的队员们有的在帐篷里打扑克，有的在睡觉，等着部队送水
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