Эта статья взята из журнала Hakai Magazine, онлайн-публикации о науке и обществе в прибрежных экосистемах. Узнайте больше таких историй на hakaimagazine.com.
Около 18:30 17 февраля 1864 года восемь человек втиснулись в подводную лодку Конфедерации HL Hunley, самоходную металлическую трубу, прикрепленную к бомбе, и тихо проскользнули в замерзшую черную воду у побережья Чарльстона, штат Южная Каролина. Экипаж вручную проворачивал субмарину более чем на шесть километров по направлению к своей цели - блокирующему Союзу USS Housatonic - и вылетел, как левиафан для заряда. К 9 часам вечера все было кончено: « Ханли» вонзил торпеду, установленную лонжероном, в корпус « Хоусатоника », и через несколько секунд 60 килограммов черного порошка обрушились на корабль.
Сразу после краткого мгновения славы загадочно затонул Хэнли, который только что стал первой в мире успешной боевой подводной лодкой.
Его гибель сбивала с толку десятки исследователей и любителей гражданской войны на протяжении более столетия. Теперь, один ученый-индивидуалист делает смелое утверждение, что она взломала дело. После трех лет работы Рэйчел Ланс, инженер-биомедик ВМС США, получивший докторскую степень в инженерной школе Пратта Университета Дьюка в Северной Каролине, приходит к выводу, что взрыв из собственной торпеды субмарины вызвал взрывные волны через его железный корпус и вызвал мгновенную смерть для восемь человек внутри.
Если она права, загадка Хэнли может быть окончательно раскрыта. Но то, как она сделала открытие, почти так же удивительно, как и само открытие: она сделала это без доступа к физической подводной лодке, которая была раскопана в 2000 году; без предшествующего опыта в археологии или судебной экспертизе; и без помощи проекта Hunley, команды исследователей и ученых из Университета Клемсона в Южной Каролине, которая занималась этим делом в течение последних 17 лет.
Без сотрудничества или ключевых данных, мог ли Ланс описать последние моменты « Ханли» и его команды?
**********
В теплую сентябрьскую субботу я стою возле студенческого центра в Герцоге, малоэтажном современном здании с акцентом на неоготическом камне университета, когда Ланс поворачивается за поворотом в синем Гран-При Понтиака прямо из Мотор Сити где она выросла Когда я открываю пассажирскую дверь, чтобы представиться, меня поражает стена громкой тренировки. Лэнс только что пришла из спортзала, и ее коричневые волосы до плеч были завязаны на резинке. Синяя выбеленная футболка с надписью «Детройт» поднимает ее бледные, длинные руки.
Когда мы покидаем кампус, музыка продолжает накачиваться.
«Куда мы направляемся?» - кричу я.
«Я провожу вас к пруду кампуса, чтобы посмотреть, где мы провели некоторые наши эксперименты», - гремит она в ответ. «Там тихо, чтобы мы могли поговорить».
На масляной картине Конрада Мудрого Чепмена, около 1898 года, изображен изобретатель злополучного Х. Л. Ханли вместе со стражем. (Wikimedia Commons) Ланс моделировала подводный взрыв на компьютере в Лаборатории биомеханики травм Герцога, где она изучала взрывные травмы, когда у ее советника было прозрение, которое приводило ее одержимость Ханли в движение. Что, если бы предположил инженер-биомеханик Дейл Басс, программное обеспечение для моделирования может фактически реконструировать атаку на Housatonic и раскрыть понимание судьбы Hunley ? Ланс, любитель истории, был пойман на крючок: историческая тайна с мучительным следом. В конце концов она отказалась от программного обеспечения для более практического экспериментального подхода, но идея Басса была катализатором, в котором она нуждалась.
Она начала читать теории о том, почему Ханли упал. Одной из преобладающих идей было то, что у экипажа кончился кислород и он задохнулся. Это была именно та теория, которой она была готова заняться: она была инженером гражданской службы военно-морского флота США с 2009 года и имеет опыт в области динамики дыхательных систем и, в частности, ребризеров - дыхательных аппаратов с замкнутым контуром, используемых дайверами для рециркуляции дыхания. газ подводный.
Когда началось ее расследование, Лэнс заметила, что было очень мало опубликованных исследований потребления кислорода командой во время миссии. В военно-морском флоте она исследовала феномен того, сколько кислорода люди использовали при работе с эргометрами с ручными педалями, требующими того же типа движения, что и двигательная система Хэнли с ручным приводом. Таким образом, она выкопала данные и использовала их, чтобы вычислить, сколько кислорода команда использовала бы, поворачивая свой путь к Housatonic .
Хотя было неясно, сколько кислорода было для начала. После подъема подводной лодки, консерваторы проекта Hunley рассчитали, сколько воздуха, вероятно, было доступно. Их данные свидетельствуют о том, что экипажу хватило воздуха на чуть более двух часов. Ланс, однако, не имел доступа к фактическим данным. Она встретилась с участниками проекта, чтобы обсудить сотрудничество, но они не поделились с ней своими расчетами (и позже попросили бы Ланса подписать соглашение о неразглашении, от которого она отказалась бы). Она должна идти своим путем.
**********
Она размышляла над проблемой в течение нескольких дней. Затем она вспомнила, как листала новостную рассылку, изданную Friends of the Hunley, некоммерческой организацией в Чарльстоне, которая занимается пропагандой, сбором средств и разработкой проекта Hunley и проводит туры в Клемсоновском центре охраны Уоррена Лэша, где восстанавливается Hunley . Он был заполнен внутренними и внешними фотографиями сабвуфера, большинство из которых имели обозначения измерений под ними. Это дало ей идею.
Рэйчел Лэнс и ее помощники тестируют датчики CSS Tiny с помощью ударных трубок на мелиоративном пруду Университета Дьюка в Северной Каролине. (Предоставлено Рэйчел Лэнс / Университет Дьюка) В течение следующего месяца Ланс сидела сгорбившись над своим столом, распечатывая фотографии сабвуфера, измеряя каждую отмеченную точку линейкой. После нескольких недель кропотливой работы у нее, наконец, были все измерения, необходимые для расчета потребления кислорода в зависимости от предложения. Результаты выпрыгнули со страницы. Удушье не было правдоподобным объяснением того, почему Ханли затонул.
«Даже при консервативных расчетах экипаж испытывал бы заметную гипервентиляцию, удушье, удушье, симптомы паники и вероятную физическую боль из-за высокого уровня CO2 в крови», - говорит она. «Но мы также знаем из документов, что они мирно сидели на своих станциях без каких-либо признаков борьбы. Так что, с моей точки зрения, это выбросило из окна теорию удушья ». Результаты были опубликованы в мартовском выпуске журнала Forensic Science International.
С этим согласен Ричард Мун, медицинский директор Центра гипербарической медицины и физиологии окружающей среды им. Он помог Лэнсу выполнить расчеты и сказал: «У вас есть группа подводников, которые довольно усердно работали в замкнутом пространстве. Нет никакого способа, которым они работали бы на заводной рукоятке в 10-процентной кислородной среде с высоким уровнем CO2 и говорили: «О, хорошо, все в порядке; мы просто продолжим.
Люди в Клемсоне не были убеждены. Келлен Коррейя, президент и исполнительный директор «Друзей Ханли», заявил в электронном письме, что «преждевременно делать какие-либо окончательные выводы о причинах гибели подводной лодки или гибели экипажа, особенно если рассматривать только один аспект ситуации ». Однако она не упомянула какие-либо конкретные проблемы с выводами Лэнса.
**********
Опровержение теории удушья принесло Лансу некоторое краткосрочное удовлетворение, но к этому моменту она была глубоко в себе. Она начала думать о Ханли круглосуточно, зацикливаясь на ней до такой степени, что она выходила из зоны и смотрела на свою тарелку с едой во время ужина со своим женихом. «В том, что в ту ночь погибли восемь человек, было что-то внутренне страшное, и мы понятия не имели, как и почему», - говорит она.
Тем временем, консерваторы проекта Hunley в Центре охраны Уоррена Лэша долбили - и продолжают долбить - их путь через упорный, похожий на бетон слой песка и ила, который образовался вокруг Hunley, когда он сидел на морском дне более 100 года.
«У де-конкреции есть возможность дать нам больше информации, - говорит археолог Клемсон Майкл Скафури, - но мы не нашли каких-либо окончательных доказательств, чтобы полностью объяснить потерю Ханли . Ничто само по себе не объясняет, что произошло ».
Там также не было никаких доказательств взлома дела со стороны человеческих останков. Линда Абрамс, судебно-медицинский генеалог, работающий над проектом Hunley с 2006 года и позже, говорит, что все скелеты членов экипажа были в хорошей форме, когда они были выкопаны из интерьера Hunley . Подлодка была полностью заполнена осадком, когда его спасали, поэтому слой за слоем грязи нужно было аккуратно удалить, прежде чем кости будут обнажены. «Ни у одного из этих парней не было пулевых ранений», - говорит она. И никаких признаков отчаяния.
Пока ученые не придумали дымящийся пистолет, есть небольшая область повреждения внешней части сабвуфера, которая поставила их в тупик. В передней смотровой башне железный кусок размером софтбола отсутствует там, где была смотровая площадка.
Издание « Popular Science Monthly», выпущенное в 1900 году, включало в себя изображение стесненных кварталов в Х. Л. Ханли, которое мы анимировали. В то время как здесь показаны девять человек, предполагается, что в Ханли в ту ночь, когда он затонул в 1864 году, была команда из восьми человек. (Popular Science Monthly) Благодаря своему исследованию Лэнс узнал о повреждении ударной башни и так называемой теории счастливых выстрелов: шальная пуля, выпущенная хусатоническими моряками во время атаки, пробила башню, в результате чего подводная лодка заполнилась водой и утонула.
С точки зрения Скафури, это возможно. «Стрельба из Housatonic, возможно, сыграла свою роль в этом, - говорит он, - но мы не можем подтвердить это на данный момент».
Ланс проверила эту теорию, стреляя из огнестрельного оружия времен Гражданской войны в образцы чугуна - повреждение субмарины не соответствовало урону от ее винтовочного огня. Кроме того, по ее словам, пулевое отверстие позволило бы воде быстро проникать в подводную лодку и заставило бы ее опуститься гораздо ближе к месту атаки, чем там, где она была обнаружена.
Основываясь на своих результатах, Ланс вычеркнула теорию счастливого выстрела из своего списка и задокументировала результаты во второй статье в Forensic Science International.
«Друзья Хэнли» отказались комментировать конкретные выводы, но Коррея написала: «Опять же, у мисс Ланс нет первичных знаний или данных о проекте Ханли».
Ланс нажал на. Если экипаж не задохнулся, и пулевое отверстие не потопило субмарину, что случилось?
**********
Когда « Ханли» снял высокий Хоусатоник, он был менее чем в пяти метрах от взрыва. И он все еще был прикреплен к торпеде; Вдохновленные пароходными торпедными катерами Конфедерации, известными как Давиды во время гражданской войны, экипаж Ханли прикрепил торпеду субмарины к концу лонжерона. Это означало, что тот же самый взрыв, который сотряс Хоусатоник, мог также означать выключение света для команды Ханли .
Ланс провел большую часть двух лет, исследуя теории удушья и удачного выстрела, опубликованные дважды, и до сих пор не разгадал тайну. Для нее эта теория взрыва была следующей очевидной возможностью для исследования, и та, которая хорошо сочеталась с ее биомеханическим фокусом на травмах в Герцоге. Она предположила, что если взрывная волна от взрыва распространилась на внутреннюю часть субмарины, она могла немедленно убить экипаж или, по крайней мере, нанести им достаточно ранений, чтобы они не смогли управлять лодкой в безопасном месте. «Когда взрывные волны попадают в воздушное пространство, они замедляются, как автомобиль, падающий на стену», - объясняет она. «За исключением этого случая, стена - это поверхность легких». Легкие моряков могли разорваться и наполниться кровью.
Чтобы проверить теорию, Лэнсу нужна была физическая модель субмарины. Войдите в CSS Tiny, масштабную модель, шестую по размеру туристического автобуса длиной с Ханли . Сделанный из листового металла, это был мини-я Ханли, спускавшийся к балластным танкам, наполненным водой и стальным лонжероном, установленным на носу.
Проектирование миниатюрной подводной лодки не было трудным для Лэнса, который вырос, работая над старыми автомобилями с ее отцом, теперь отставным GM, работающим на автозаводе. В детстве она была достаточно маленькой, чтобы скользить под их Мустангом 1966 года, чтобы менять масло, не поднимая машину. «Рост вокруг автомобильной культуры позволяет легко влюбиться в машины и машиностроение», - говорит она.
На ферме в сельской местности Северной Каролины Рэйчел Лэнс и один из ее помощников, Люк Сталькуп, готовят CSS Tiny к взрывам, чтобы проверить ее теорию взрывных волн. (Фото Дениз Лэнс) Через несколько минут после отрыва от кампуса в Понтиаке Лэнса мы въезжаем в пыльную зону у мелиоративного пруда Университета Дьюка. Ударная басовая партия резко обрывается, и саундтрек заменяется трещоточным хором сверчков. На краю пруда она указывает на воду, густую от водорослей: именно здесь Крошка взяла пробный заезд. Ланс и несколько сотрудников из ее лаборатории использовали устройства имитации взрыва, известные как ударные трубки, для проверки манометров Tiny и другого оборудования перед фазой взрывчатых веществ в эксперименте. Когда она стояла в воде, поднимая и опуская ударные трубки, рыба жужжала у ее ног. Как будто ее неоднократно ранили крошечными ножами, но к концу Ланс и Крошка были готовы к большому событию.
**********
Пруд в кампусе был закрыт для реальных взрывчатых веществ, поэтому через две недели Лэнс и ее исследовательская группа отправились на пруд площадью в три гектара на сельской ферме в Северной Каролине для испытаний боевых патронов. Они припарковали « Крошку» посреди пруда, и с агентом взрывчатки, стоящим на страже, была установлена сцена. Ланс начал обратный отсчет: «Пять! Четыре! Три! … »Кульминация месяцев напряженной работы сводилась к следующим нескольким секундам, и ее нервы были истощены, когда она лихорадочно щелкала между экранами считывания датчиков на своем ноутбуке.
С безопасного расстояния фермер Берт Питт и его внуки были готовы к шоу. Ланс уговорил его добровольно предложить пруд для проекта. «Когда Рэйчел вышла на ферму, - говорит Питт в густом южном потоке, - она попыталась смазать меня красным бархатным тортом и объяснила, что это будет взрыв только одной шестой».
"Два! Один! ” Pfffsssssttt ! Заряд черного порошка взорвался на лонжероне Крошечные, и вспыхнул небольшой гейзер прудовой воды. Манометры подвешены внутри и снаружи сосуда для измерения подводных взрывных волн. Под поверхностью взрыв взорвал взрывную волну в корпусе Tiny с такой силой, что он стал причиной гибкости металла. Это движение, в свою очередь, породило вторую взрывную волну, которая передавалась прямо через корпус в кабину.
«Из-за этого вторичная взрывная волна легко могла бы вызвать легочную взрывную травму, которая мгновенно убила всю команду», - говорит Ланс. «Это то, что потопило Ханли ».
Луна поддерживает заключение. Он говорит, что большинство людей предположили бы, что стены кабины защитили бы команду от взрывных волн, но мало кто знает о подводных взрывах. «Спекуляции до этого момента были хорошими, - говорит он, - но когда вы придерживаетесь этой теории, я думаю, что теория взрывных волн является наиболее правдоподобным объяснением».
Рэйчел Ланс стоит со своей моделью HL Hunley - CSS Tiny - в пруду освоения Университета Дьюка. (Фото Эрика Вэя) В то время как Ланс полагает, что тайна Ханли наконец может быть раскрыта, ученые Проекта Ханли не готовы делать поспешные выводы. Они признали теорию взрыва как возможность в прошлом, но начали сомневаться в этом до эксперимента Ланса, основанного на результатах исследования компьютерного моделирования, проведенного ВМС США в 2013 году. Исследование предполагает, что взрывная волна не нанесла бы вреда экипаж, но дальнейшие исследования продолжают угадывать любые предыдущие выводы исследования.
«Проблема в том, что это сложный сценарий», - говорит Скафури. «Это все равно что пытаться воссоздать причины автомобильной аварии с помощью ограниченной информации. Сможете ли вы найти доказательства несчастного случая, произошедшего из-за того, что пчела влетела в окно и отвлекла водителя, который, как оказалось, переписывался, на скользком участке дороги?
**********
«О, у меня есть кое-что для вас», - говорит Ланс у мелиоративного пруда Герцога. Она сунула руку в рюкзак и протянула мне копию размером с сигару, напечатанную на 3D-принтере « Ханли» - своего рода сувенир. Он предлагает микро, но в то же время детальный вид на внутреннюю часть сабвуфера, который заставляет меня понять, как ограничивающий отсек экипажа, который в натуральную величину имел ширину всего один метр и высоту 1, 2 метра, должен был быть для восьми взрослых мужчин. Это была смертельная ловушка. Тот факт, что они все равно втиснулись в трубку, был жертвой, к которой Ланс, похоже, испытывает непоколебимое уважение. Это часть того, что заставило ее настаивать на финише, несмотря на то, что у нее были шансы.
**********
Но как могло случиться, что Лэнсу удалось разгадать вековую загадку за такой относительно короткий период времени, особенно с учетом 14-летнего опережающего начала проекта Hunley? Это была удача новичка или ее способность подойти к проблеме с другой научной точки зрения? Может быть, это просто сводится к старомодной решимости. «Вам приходится иметь дело со многими, когда вы проводите подобные исследования, особенно когда вы делаете что-то самостоятельно, что может быть сложно и одиноко», - говорит она. «Вам нужно проявлять настойчивость, потому что именно в этом заключается хорошая вещь - за пределами этого предела, когда никто не мог преодолеть проблему раньше».
В конце концов, возможно, это было связано с тем, что проект «Ханли» намеревается как провести кропотливо медленный процесс сохранения субмарины, так и объяснить его исчезновение. Хотя, с точки зрения доходов, загадка сама по себе может стать настоящим плюсом для Проекта Ханли и Друзей Ханли, учитывая продажи футболок, рюмок и лабораторных туров, которые она помогает генерировать.
Независимо от того, когда результаты Лэнс из ее эксперимента взрывной волны будут опубликованы (исследовательская статья будет выпущена в ближайшее время), команда проекта Hunley будет наблюдать.
На этот раз их теория будет опровергнута.
Связанные истории из журнала Hakai:
- Жизнь на борту крушения HMCS Аннаполис
- Sub Marine: вещи, которые мы тонем
- Стефан Джевецкий, подводный царь
