Партия направила товарища «Лунного» на исключительно важную и опасную работу: в Военно-техническое бюро, занимавшееся военным обучением и вооружением рабочих и готовившее вооружённое восстание. А когда революция 1905 года потерпела поражение, Павел Карлович припрятал у себя в обсерватории оружие. Внешне он вёл жизнь обычного профессора, но в самой глубокой тайне занимался партийной работой, готовя силы к новому революционному взрыву.
Полиция подозревала, что он поддерживает связь с партийным подпольем и с Лениным. Поэтому Штернберг был окружён неусыпным наблюдением.
Его дочь Лена рассказывает о таком случае, который относится ко времени, когда рассказчице было около пяти лет.
Однажды вечером, когда все взрослые ушли из дому и дети остались на попечении няни, вдруг раздался звонок и в детскую влетел какой-то человек, который представился детям как их дядя и буквально очаровал ребят своим интересом к их куклам и игрушкам, а также и к тому, кто бывает у них в доме, куда и когда уходит папа.
«Нечего и говорить, что мы, захлёбываясь от восторга, старались всё ему выложить, — рассказывает Елена Павловна Штернберг. — Затем он заинтересовался семейными альбомами и выхватил оттуда карточку отца, после чего быстро исчез. Мы были удивлены тревогой взрослых, вызванной этим визитом. Лишь много лет спустя я узнала, что это был шпик, не побрезговавший заставить наивных глупышей в какой-то мере предать своего отца, а карточка понадобилась для охранки».
Охранке удалось проведать об оружии, припрятанном в обсерватории.
И она решила немедленно произвести в обсерватории обыск.
Полицейские заявились в обсерваторию как раз в тот момент, когда Павел Карлович вместе со своим сотрудником Преображенским чистил и смазывал это оружие.
«Проверяем мы оружие, — рассказывает в своих воспоминаниях Преображенский, — и вдруг слышим, кто-то входит в первую комнату, где стоят часы точного времени. Павел Карлович вышел и видит там… околоточного надзирателя с каким-то штатским, очевидно шпиком. Павел Карлович, как всегда, не растерялся и спокойным голосом возмущённого учёного сказал им: „Что вы делаете? Да знаете ли вы, что от одного повышения температуры от вашего тела изменится качание маятника, и время во всей России станет неверным!“ Те, не ожидая такого эффекта от своего неожиданного прихода, начали извиняться и поспешили выйти и уже вне здания обсерватории начали расспрашивать Штернберга о возможности сокрытия в обсерватории нелегального склада оружия. „Что вы говорите? Да кто же посмеет нарушать исключительного значения и точности определения времени, принося сюда посторонние предметы?! Кто сюда, в святая святых науки, может проникнуть?!“ Тем показались убедительными доводы профессора, они поспешили извиниться и ушли, „пока не остановилось время во всей России“».
