В дальнейшем жизнь показала, что Макаров был, безусловно, прав. И Скобелев и Макаров правильно считали, что железная дорога не только оживит край, но и вообще облегчит закрепление России в Средней Азии.
Строительство Закаспийской железной дороги велось форсированными темпами. Макарову было поручено организовать доставку к месту сооружения всего необходимого. А необходимы были в первую очередь шпалы, рельсы, лес, вагоны, локомотивы и многое другое. По ориентировочным подсчетам, вес этих грузов определялся в два с половиной миллиона пудов, и все это необходимо было доставить в самом срочном порядке.
Макаров не только мобилизовал все наличные транспортные средства Каспийского моря, в том числе полностью пароходы общества «Кавказ и Меркурий», но и зафрахтовал свыше ста парусных шхун, на которые можно было погрузить от десяти до тридцати тысяч пудов груза. Почти ежедневно огромные караваны судов прибывали к месту назначения.
Макаров блестяще справился с возложенной на него задачей. 25 августа 1880 года началось сооружение дороги от залива Михайловского, а 4 октября того же года работы были закончены. Путь был доведен до колодца Молта-Кара48.
Изыскивая и другие пути сообщения для доставки грузов войскам, Скобелев поручил Макарову произвести обследование мелководной извилистой реки Атрек, впадающей в Каспийское море и граничащей в нижнем течении с Персией. Взяв паровой катер и два «киржама», то есть две легкие плоскодонные лодки, Макаров двинулся в путь по Атреку, где еще никогда не проходила ни одна лодка. Река оказалась местами настолько мелководной, что тяжелый катер приходилось волочить по дну, поставив его на полозья, наскоро околоченные из досок. Неприятности причинял и разросшийся по обоим берегам кустарник. Местами приходилось буквально продираться сквозь сплошные заросли.
Макаров прошел вверх по течению около трехсот верст, дойдя до местечка Гудры, дал подробное естественно-историческое описание реки и высказал много впоследствии оправдавшихся соображений о прошлом этой реки и ее происхождении. Он установил также и транспортные возможности реки и опроверг существовавшее мнение о ее непроходимости в течение всего года. По мнению Макарова, зимою и весною по Атреку можно беспрепятственно водить небольшие груженые суда.
Несмотря на трудности перехода и крайне неблагоприятные климатические и местные условия, больных среди сопровождавших Макарова матросов не было.
Во время похода Макаров обнаружил нефтяные источники. В связи с этим его стала занимать мысль о переходе на нефтяное отопление судов военного флота. Эта мысль не покидала Макарова до конца его дней.
Вернувшись из атрекского похода, Макаров застал приказ о назначении его начальником морской части при войсках, действовавших в Закаспийском крае. Помимо обязанностей начальника морской части, на Макарова было возложено еще общее наблюдение за перевозками всех грузов, прибывавших из Астрахани. Немного позже он был назначен начальником гарнизона в Красноводске, а после отъезда генерал-губернатора Анненкова Макарову были поручены также и дела по управлению Закаспийским военным отделом.
По инициативе Макарова в Петровске и в форте Александровском были оборудованы нефтяные базы.
12 января 1881 года после ожесточенной обороны последний оплот текинцев — крепость и город Геок-Тепе были взяты штурмом. Присоединение Средней Азии к Российской империи было закончено.
Скобелев уехал, а Макарову еще пришлось задержаться на Каспии, эвакуируя войска, а также перевозя больных и раненых. Ко дню его отъезда Красноводская железная дорога была проложена уже на 117 километров, работы продолжались чрезвычайно быстро, и вскоре путь достиг Кизыл-Арвата, расположенного в 224 километрах от моря. Перед отъездом в Петербург Макаров представил командующему войсками Каспийского военного округа подробный проект реорганизации всей морской части в Закаспийском крае.
Участие Макарова в Ахал-Текинской экспедиции не было значительным событием в его жизни, но и здесь проявились характерные для него качества: инициатива, изобретательность, пытливая наблюдательность, блестящие организаторские способности и умение в любом новом для него деле находить то, что надо улучшить, исправить, изменить.
«Существовали одни догадки, а Степан Осипович представил вполне точную, весьма поучительную картину всего, что происходит в Босфоре, во всех его слоях».
Академик М. А. Рыкачев
Полный новых впечатлений и идей, приехал Макаров в середине 1881 года в Петербург. Необходимо было покончить с делами и отчетами Ахал-Текинской экспедиции, а затем приступить к разработке проекта миноносца. Но Макарова отрывают от намеченной им работы и посылают снова на Черное море — в столицу Турецкой империи Константинополь командиром стационера «Тамань»49, находившегося в распоряжении русского посольства. Это полудипломатическое назначение Макаров получил не случайно. В незадолго до этого закончившейся войне „Константин“ и его команда были грозой для турецкого флота. Поэтому назначение Макарова рассматривалось в Константинополе как еще одно подтверждение курса „твердой политики“ по отношению к Турции со стороны царской дипломатии. Должность командира стационера не требовала особого напряжения и считалась в те времена скорее почетной. У Макарова появилась, таким образом, возможность отдохнуть от вечно напряженной обстановки, обычной на военном корабле.
Но бездеятельности Макаров не любил, и желания отдыхать, ничего не делая, у него никогда не было. Лучшим отдыхом для него было чередование одного занятия с другим. Стремление вносить во все, с чем он сталкивался в жизни, как в малое, так и в большое, точность и ясность, привычка не проходить равнодушно мимо любопытных, неразгаданных «явлений — таковы были характерные черты Макарова. И вскоре здесь, в Константинополе, он нашел себе занятие по душе.
Пребывание в Босфоре явилось крупным событием в жизни Макарова как ученого. Здесь он стал гидрологом, занявшись научно-исследовательской работой по изучению течений в проливе, и вскоре представил вполне точную и весьма поучительную картину того, что происходит в Босфоре, во всех его слоях.
В глубокой древности существовало поверье, что в Босфорском проливе, соединяющем Черное море с Мраморным, существует двойственное течение: на поверхности вода идет из Черного моря в Мраморное, на глубине же — в противоположном направлении. Что дало повод сделать подобное предположение — неизвестно, но одно несомненно, что поверье это возникло много столетий тому назад. Еще итальянский ученый Луиджи-Фернандо Марсильи (1658-1730) в последней четверти XVII века, будучи в Константинополе, заинтересовался этим странным явлением и стал расспрашивать местных рыбаков. Они подтвердили, что в проливе действительно существуют взаимно противоположные течения, но доказать этого не могли. Удостовериться в существований верхнего течения было, разумеется, нетрудно, но как узнать, что течение существует и на глубине? Вот вопрос, оставшийся неразрешенным как для Марсильи, так и для многих других ученых.