Ten artykuł pochodzi z Hakai Magazine, internetowej publikacji o nauce i społeczeństwie w ekosystemach przybrzeżnych. Przeczytaj więcej takich historii na hakaimagazine.com.
Około 18:30, 17 lutego 1864 roku, ośmiu mężczyzn wtłoczono w okręt podwodny Konfederacji HL Hunley, metalową rurkę samobieżną przymocowaną do bomby i cicho ześlizgnęło się do lodowatej czarnej wody u wybrzeży Charleston w Południowej Karolinie. Załoga ręcznie obróciła łódź podwodną na odległość ponad sześciu kilometrów w kierunku celu - unijnego blokera USS Housatonic - i wynurzyła się jak lewiatan do szarży. O 21.00 było już po wszystkim: Hunley wrzucił zamontowaną na drzewcu torpedę do kadłuba Housatonica, aw ciągu kilku sekund 60 kilogramów czarnego proszku zatoczyło się na statku.
Tuż po krótkiej chwale chwały Hunley, który właśnie stał się pierwszą na świecie udaną okrętem podwodnym, w tajemniczy sposób zatonął.
Jego śmierć zaskoczyła wielu badaczy i miłośników wojny secesyjnej od ponad wieku. Teraz jeden indywidualny naukowiec odważnie twierdzi, że złamała sprawę. Po trzech latach spania Rachel Lance, inżynier biomedyczny marynarki wojennej USA, który ma doktorat z Pratt School of Engineering Duke University w Karolinie Północnej, stwierdza, że podmuch z własnej torpedy okrętu wysyłał fale uderzeniowe przez żelazny kadłub i spowodował natychmiastową śmierć ośmiu mężczyzn w środku.
Jeśli ma rację, tajemnicę Hunleya można w końcu odłożyć na bok. Ale sposób, w jaki dokonała odkrycia, jest prawie tak zaskakujący jak samo odkrycie: zrobiła to bez dostępu do fizycznego okrętu podwodnego, który został wykopany w 2000 r .; bez wcześniejszego doświadczenia w archeologii lub kryminalistyce; i bez pomocy projektu Hunley, zespół naukowców i naukowców z Clemson University w Południowej Karolinie, który zajmuje się tą sprawą od 17 lat.
Czy bez współpracy lub kluczowych danych Lance mógłby opowiedzieć o ostatnich chwilach Hunleya i jego załogi?
**********
W ciepłą wrześniową sobotę stoję przed centrum studenckim w Duke, niskim budynku współczesnym akcentowanym charakterystycznym neogotyckim kamieniem uniwersyteckim, gdy Lance skręca na zakręcie w niebieskim Grand Prix Pontiac prosto z Motor City gdzie dorastała. Gdy otwieram drzwi pasażera, żeby się przedstawić, uderza mnie ściana dudniącej muzyki treningowej. Lance właśnie wyszła z sali gimnastycznej, a jej brązowe włosy do ramion są ułożone elastycznie. Niebieska, ocieplana koszulka z napisem Detroit unosi się na jej bladych, chudych ramionach.
Gdy wychodzimy z kampusu, muzyka wciąż pulsuje.
„Dokąd zmierzamy?” Krzyczę.
„Zabieram cię do stawu kampusowego, aby zobaczyć, gdzie przeprowadziliśmy niektóre z naszych eksperymentów”, grzmi z powrotem. „Tam jest cicho, więc możemy porozmawiać.”
Obraz olejny Conrada Wise Chapmana z ok. 1898 r. Przedstawia wynalazcę nieszczęsnego HL Hunleya wraz z wartownikiem. (Wikimedia Commons) Lance modelowała podwodną eksplozję przy komputerze w Duke's Injury Biomechanics Lab, gdzie badała obrażenia od wybuchu, kiedy jej doradca miał objawienie, które wprawiło ją w obsesję na punkcie Hunley . Co jeśli, jak sugeruje inżynier biomechaniczny Dale Bass, oprogramowanie do modelowania może wirtualnie zrekonstruować atak na Housatonic i ujawnić wgląd w losy Hunleya ? Lance, miłośnik historii, był uzależniony: historyczna tajemnica z kuszącą ścieżką do naśladowania. W końcu zrezygnuje z oprogramowania, aby zastosować bardziej praktyczne podejście eksperymentalne, ale pomysł Bassa był katalizatorem, którego potrzebowała.
Zaczęła czytać teorie o tym, dlaczego Hunley upadł. Jednym z powszechnych pomysłów było to, że załodze zabrakło tlenu i udusiło się. Była to dokładnie teoria, z którą miała do czynienia: od 2009 roku jest inżynierem służby cywilnej w amerykańskiej marynarce wojennej i ma specjalistyczną wiedzę z zakresu dynamiki układu oddechowego, a ściślej rebreatherów - nurkowie z układami oddechowymi o obiegu zamkniętym używają nurków do recyklingu oddechu gaz pod wodą.
W trakcie dochodzenia Lance zauważyła, że niewiele było opublikowanych badań dotyczących zużycia tlenu przez załogę podczas misji. W marynarce wojennej badała zjawisko zużycia tlenu przez ludzi podczas obsługi ergometrów z pedałem ręcznym, wymagających takiego samego ruchu, jak ręcznie napędzany układ napędowy Hunleya. Wykopała więc dane i wykorzystała je do obliczenia ilości tlenu, którą zużyłaby załoga, kierując się w stronę Housatonic .
Nie było jednak jasne, ile tlenu było na początek. Po wyciągnięciu łodzi podwodnej konserwatorzy projektu Hunley obliczyli, ile powietrza jest prawdopodobnie dostępne. Ich dane sugerują, że załoga miała dość powietrza przez niewiele ponad dwie godziny. Lance nie miał jednak dostępu do rzeczywistych danych. Spotkała się z członkami projektu w celu omówienia współpracy, ale nie podzielą się z nią swoimi obliczeniami (a później poprosą Lance'a o podpisanie umowy o poufności, której odmówi). Będzie musiała iść własną drogą.
**********
Przez kilka dni zastanawiała się nad tym problemem. Potem przypomniała sobie, że przeglądała biuletyn wydawany przez Friends of the Hunley, organizację non-profit w Charleston, która zajmuje się zasięgiem, pozyskiwaniem funduszy i rozwojem projektu Hunley i prowadzi wycieczki w Clemson's Warren Lasch Conservation Center, gdzie Hunley jest odnawiany. Było wypełnione wewnętrznymi i zewnętrznymi zdjęciami łodzi podwodnej, z których większość miała pod spodem notacje pomiarowe. To dało jej pomysł.
Rachel Lance i jej asystenci testują wskaźniki CSS Tiny za pomocą rurki uderzeniowej w stawie rekultywacyjnym Uniwersytetu Duke w Karolinie Północnej. (Dzięki uprzejmości Rachel Lance / Duke University) Przez następny miesiąc Lance siedziała zgarbiona nad biurkiem, drukując zdjęcia okrętu podwodnego, mierząc każdy wyznaczony punkt linijką. Po tygodniach żmudnej pracy w końcu miała wszystkie pomiary niezbędne do obliczenia zużycia tlenu w stosunku do podaży. Wyniki zeskoczyły ze strony. Uduszenie nie było prawdopodobnym wyjaśnieniem, dlaczego Hunley zatonął.
„Nawet przy konserwatywnych obliczeniach załoga doświadczyłaby zauważalnej hiperwentylacji, z trudem łapiąc oddech, dusząc się, objawów paniki i prawdopodobnego bólu fizycznego spowodowanego wysokim poziomem CO2 we krwi” - mówi. „Ale z zapisów wiemy też, że siedzieli spokojnie na swoich stacjach, bez żadnych oznak walki. Tak więc, z mojej perspektywy, to wyrzuciło teorię uduszenia przez okno. ”Wyniki zostały opublikowane w numerze czasopisma Forensic Science International z marca 2016 r .
Richard Moon, dyrektor medyczny Duke Center for Hyperbaric Medicine and Environmental Physiology, zgadza się z tym. Pomógł Lance'owi w przeprowadzeniu obliczeń i powiedział: „Masz grupę podwodnych, którzy pracowali umiarkowanie ciężko w zamkniętej przestrzeni. Nie ma mowy, żeby pracowali przy korbie w środowisku z 10-procentowym tlenem i wysokim poziomem CO2, mówiąc: „No cóż, wszystko jest w porządku; po prostu będziemy kontynuować. ”
Ludzie w Clemson nie byli przekonani. Kellen Correia, prezes i dyrektor wykonawczy Friends of the Hunley, stwierdził w e-mailu, że „przedwczesne jest wyciąganie jakichkolwiek ostatecznych wniosków na temat przyczyn utraty okrętu podwodnego lub śmierci załogi, zwłaszcza w odniesieniu do tylko jednego aspektu sytuacji ”. Nie odniosła się jednak do żadnych konkretnych problemów z ustaleniami Lance'a.
**********
Obalenie teorii uduszenia dało Lance'owi krótkotrwałą satysfakcję, ale w tym momencie była głęboko. Zaczęła myśleć o Hunleyach przez całą dobę, obsesyjnie nad tym do tego stopnia, że oddzieliła się od strefy i wpatrywała w talerz z jedzeniem podczas kolacji z narzeczonym. „Było coś bardzo przerażającego w tym, że tej nocy zmarło osiem osób, a my nie mieliśmy pojęcia, jak i dlaczego” - mówi.
W międzyczasie konserwatorzy projektu Hunley w Centrum Konserwacji Warren Lasch dłutowali - i nadal dłutują - swoją drogę przez upartą, betonową warstwę piasku i mułu, która tworzyła się wokół Hunley, gdy siedział na dnie morskim przez ponad 100 lat
„Dekrecja ma okazję przekazać nam więcej informacji”, mówi archeolog Clemson Michael Scafuri, „ale nie odkryliśmy żadnych ostatecznych dowodów, które mogłyby całkowicie wyjaśnić utratę Hunleya . Nic samo w sobie nie wyjaśnia, co się stało. ”
Po stronie szczątków ludzkich nie było też żadnych dowodów krakingowych. Linda Abrams, genealogiczna specjalistka medycyny sądowej, która pracuje nad projektem Hunley od 2006 r., Mówi, że wszystkie szkielety członków załogi były w dobrej formie, gdy zostały wydobyte z wnętrza Hunley . Subfundusz był całkowicie wypełniony osadami, gdy został uratowany, więc warstwa po warstwie błota musiała być ostrożnie usuwana przed odsłonięciem kości. „U żadnego z tych facetów nie było ran postrzałowych” - mówi. I żadnych oznak desperacji.
Chociaż naukowcy nie wymyślili palącego pistoletu, istnieje niewielki obszar uszkodzeń na zewnątrz okrętu podwodnego, który ich ogłuszył. W przedniej kiosku brakuje żelaznego kawałka wielkości kuli w miejscu, w którym znajdował się widok.
Wydanie „ Popular Science Monthly ” z 1900 r. Zawierało ten obraz ciasnych kwartałów w HL Hunley, który animowaliśmy. Chociaż pokazano tu dziewięciu mężczyzn, uważa się, że Hunley miał ośmioosobową załogę tej nocy, kiedy zatonął w 1864 r. (Miesięcznik Popular Science) Dzięki swoim badaniom Lance dowiedziała się o uszkodzeniu kiosku i tak zwanej teorii szczęśliwego strzału: zbłąkana kula wystrzelona przez żeglarzy Housatonic podczas ataku przebiła wieżę, powodując wypełnienie łodzi podwodnej wodą i zatonięcie.
Z perspektywy Scafuri jest to możliwe. „Ostrzał z Housatonic mógł mieć w tym swój udział”, mówi, „ale nie możemy tego potwierdzić w tym momencie”.
Lance przetestowała tę teorię, strzelając z broni palnej z czasów wojny secesyjnej do próbek żeliwa - uszkodzenie łodzi podwodnej było niespójne z uszkodzeniem z powodu jej ognia z karabinu. Ponadto, mówi, dziura po kuli pozwoliłaby wodzie szybko wpaść do łodzi podwodnej i sprawić, że opadłaby znacznie bliżej miejsca ataku niż tam, gdzie została znaleziona.
Na podstawie swoich wyników Lance wykreśliła teorię szczęśliwego strzału ze swojej listy i udokumentowała wyniki w drugim artykule w Forensic Science International.
Przyjaciele Hunley odmówili komentarza na temat konkretnych ustaleń, ale Correia napisała: „Ponownie, pani Lance nie ma żadnej podstawowej wiedzy ani danych na temat Projektu Hunley”.
Lance naciskał. Jeśli załoga nie udusiła się, a dziura po kuli nie zatopiła łodzi podwodnej, co się stało?
**********
Kiedy Hunley zdjął wysoki Housatonic, znajdował się niecałe pięć metrów od wybuchu. I wciąż był przyczepiony do torpedy; zainspirowany parowymi torpedowymi łodziami torpedowymi Konfederacji znanymi jako Davids podczas wojny secesyjnej, załoga Hunleya przykręciła torpedę okrętu podwodnego do końca drzewca. Oznaczało to tę samą eksplozję, która wstrząsnęła Housatonic, co równie dobrze mogło oznaczać zgaszenie światła dla załogi Hunley .
Lance spędził większą część dwóch lat na badaniu teorii uduszenia i szczęśliwego strzału, opublikowanych dwa razy i wciąż nie rozwiązał tajemnicy. Dla niej ta teoria eksplozji była kolejną oczywistą drogą do zbadania i dobrze pasowała do jej biomechaniki obrażeń w Duke. Uznała, że gdyby fala wybuchu rozprzestrzeniła się do wnętrza łodzi podwodnej, mogłaby natychmiast zabić załogę lub przynajmniej zranić ją na tyle, że nie byliby w stanie poprowadzić łodzi w bezpieczne miejsce. „Kiedy fale uderzają w przestrzeń powietrzną, zwalniają jak samochód uderzający w ścianę” - wyjaśnia. „Z wyjątkiem tego przypadku ściana jest powierzchnią płuc.” Płuca marynarzy mogły pęknąć i wypełnić się krwią.
Aby przetestować teorię, Lance potrzebował fizycznego modelu okrętu podwodnego. Wpisz CSS Tiny, model w skali szóstej wielkości autobusu wycieczkowego Hunley . Wykonany z blachy był to mini-me Hunley, od balastowych zbiorników wypełnionych wodą i stalowego dźwigara przymocowanego do dziobu.
Zaprojektowanie miniaturowej łodzi podwodnej nie stanowiło problemu dla Lance, która dorastała, pracując nad starymi samochodami ze swoim ojcem, obecnie emerytowanym pracownikiem GM. Jako dziecko była na tyle mała, że wślizgnęła się pod ich Mustanga z 1966 roku, aby wymienić olej bez podnoszenia samochodu. „Dorastanie w kulturze samochodowej ułatwia zakochanie się w maszynach i inżynierii” - mówi.
Na farmie w wiejskiej Karolinie Północnej Rachel Lance i jeden z jej asystentów, Luke Stalcup, przygotowują CSS Tiny do otrzymania eksplozji w celu przetestowania teorii fal uderzeniowych. (Zdjęcie Denise Lance) Kilka minut po oderwaniu się od kampusu w Pontiac Lance'a, wjeżdżamy na zakurzony parking nad stawem rekultywacyjnym Uniwersytetu Duke'a. Dudniąca linia basu nagle się odcina, a ścieżka dźwiękowa zostaje zastąpiona zapadkowym refrenem świerszczy. Na brzegu stawu wskazuje na gęstą od glonów wodę: w tym miejscu Mały przeszedł próbny bieg. Lance i kilku członków jej laboratorium korzystało z urządzeń do symulacji wybuchu zwanych rurkami uderzeniowymi, aby przetestować manometry Tiny'ego i inny sprzęt przed fazą eksperymentu z materiałami wybuchowymi na żywo. Gdy stała w wodzie, podnosząc i opuszczając rurki uderzeniowe, ryby chrupnęły jej nogi. Wyglądało to tak, jakby kilkakrotnie dźgano ją nożami - ale pod koniec Lance i Mały byli gotowi na wielkie wydarzenie.
**********
Staw kampusu był niedostępny dla prawdziwych materiałów wybuchowych, więc dwa tygodnie później Lance i jej zespół badawczy udali się na trzy hektarowy staw na wiejskiej farmie w Karolinie Północnej na testy amunicji na żywo. Zaparkowali Małego na środku stawu, a przy stojącym na straży środka wybuchowego scena została ustawiona. Lance rozpoczął odliczanie: „Pięć! Cztery! Trzy! … ”Kulminacja miesięcy ciężkiej pracy sprowadzała się do następnych kilku sekund, a jej nerwy były postrzępione, gdy gorączkowo klikała między ekranami odczytu czujnika w swoim laptopie.
Z bezpiecznej odległości rolnik Bert Pitt i jego wnuki byli gotowi na przedstawienie. Lance namówił go słodko, by zgłosił się na ochotnika do projektu. „Gdy Rachel wyszła na farmę”, mówi Pitt grubym, południowym sznurkiem, „próbowała posmarować mnie czerwonym aksamitnym ciastem i wyjaśniła, że byłaby to eksplozja w skali jednej szóstej”.
"Dwa! Jeden! ” Pfffsssssttt ! Czarny ładunek proszku eksplodował na drzewcu Małego i wybuchł mały gejzer wody w stawie. Manometry wisiały wewnątrz i na zewnątrz statku, aby mierzyć podwodne fale podmuchowe. Pod powierzchnią eksplozja rzuciła falę uderzeniową w kadłub Maleńka z taką siłą, że spowodował zgięcie metalu. Ten ruch z kolei wygenerował drugą falę uderzeniową, która przepłynęła prosto przez kadłub do kabiny.
„Druga fala uderzeniowa z łatwością spowodowałaby uraz płucny, który natychmiast zabiłby całą załogę”, mówi Lance. „Właśnie to zatopiło Hunleya ”.
Księżyc potwierdza wniosek. Mówi, że większość ludzi zakłada, że ściany kabiny chroniłyby załogę przed falami podmuchowymi - ale niewiele osób wie dużo o podwodnych eksplozjach. „Do tej pory spekulacje były w porządku” - mówi - „ale jeśli trzymasz się twardej nauki, myślę, że teoria fal podmuchowych jest najbardziej prawdopodobnym wyjaśnieniem”.
Rachel Lance stoi ze swoim modelem HL Hunley - CSS Tiny - nad stawem rekultywacyjnym Uniwersytetu Duke'a. (Zdjęcie: Eric Wei) Podczas gdy Lance wierzy, że tajemnicę Hunleya można w końcu odłożyć na bok, naukowcy z Projektu Hunley nie są gotowi wyciągać wniosków. W przeszłości uznali teorię wybuchu za możliwą, ale zaczęli wątpić w nią przed eksperymentem Lance'a opartym na wynikach komputerowego badania przeprowadzonego przez US Navy w 2013 roku. Badanie sugeruje, że fala wybuchowa nie zaszkodziłaby załoga, jednak dalsze badania nadal odgadują wszelkie wcześniejsze wnioski z badań.
„Problem polega na tym, że jest to skomplikowany scenariusz” - mówi Scafuri. „To trochę jak próba odtworzenia przyczyn wypadku samochodowego z ograniczoną ilością informacji. Czy byłbyś w stanie znaleźć dowód wypadku, który miał miejsce, ponieważ pszczoła wpadła przez okno i rozproszyła kierowcę, który pisał SMS-y, na śliskiej drodze? ”
**********
„Och, mam coś dla ciebie” - mówi Lance w stawie rekultywacji Duke'a. Sięga do plecaka i podaje mi replikę Hunleya w kształcie cygara, wydrukowaną w 3D - swego rodzaju pamiątkę. Oferuje mikro, ale szczegółowy widok wnętrza okrętu podwodnego, który uświadamia mi, jak ograniczony przedział załogi - który w pełnej skali miał tylko metr szerokości i 1, 2 metra wysokości - musiał być dla ośmiu dorosłych mężczyzn. To była pułapka śmierci. Fakt, że i tak wcisnęli się w tubę, był ofiarą, którą Lance wydaje się mieć niezachwiany szacunek. To część tego, co skłoniło ją do dotarcia do linii mety, mimo że szanse są przeciwko niej.
**********
Ale jak to możliwe, że Lance był w stanie rozwikłać stuletnią tajemnicę w tak stosunkowo krótkim czasie, zwłaszcza biorąc pod uwagę 14-letni początek projektu Hunley? Czy to szczęście początkującego, czy jej umiejętność podejścia do problemu z innej naukowej perspektywy? Może po prostu sprowadza się do staromodnej determinacji. „Musisz prowadzić wiele badań, zwłaszcza gdy robisz rzeczy na własną rękę, co może być trudne i samotne” - mówi. „Musisz mieć dużo wytrwałości, ponieważ tam właśnie są dobre rzeczy - przekroczyć granicę, w której nikt wcześniej nie był w stanie przejść przez problem”.
W końcu być może miało to więcej wspólnego z faktem, że projekt Hunley zamierza zarówno przeprowadzić niezwykle drobiazgowo powolny proces konserwacji okrętu podwodnego, jak i wyjaśnić jego zniknięcie. Chociaż z punktu widzenia dochodów tajemnica sama w sobie może być naprawdę pozytywna dla projektu Hunley i Friends of the Hunley, biorąc pod uwagę sprzedaż koszulek, kieliszków i wycieczek laboratoryjnych, które pomaga wygenerować.
Niezależnie od tego, kiedy opublikowane zostaną ustalenia Lance z jej eksperymentu fali podmuchowej (artykuł badawczy zostanie wkrótce wydany), zespół projektu Hunley będzie obserwował.
Tym razem ich teoria obali.
Powiązane artykuły z magazynu Hakai:
- Życie na wraku HMCS Annapolis
- Sub Marine: The Things We Sink
- Stefan Drzewiecki, Car Submarine
