Ta članek je revije Hakai Magazine, spletne publikacije o znanosti in družbi v obalnih ekosistemih. Preberite več takšnih zgodb na hakaimagazine.com.
17. februarja 1864 okoli 18.30 je osem moških naletelo na podmornico Konfederacije HL Hunley, kovinsko cev s samohodnim pogonom, pritrjeno na bombo, in tiho zdrsnilo v zamrznjeno črno vodo ob obali Charlestona v Južni Karolini. Posadka je ročico potisnila več kot šest kilometrov proti svojemu cilju - blokatorju Unisa USS Housatonic - in se dvignila kot leviathan za naboj. Konec 21. ure je bilo konec: Hunley je svoj sparno nameščen torpedo potisnil v trup Housatonic -a in v nekaj sekundah se je v ladjo ujelo 60 kilogramov črnega prahu.
Takoj po krajšem trenutku slave je skrivnostno potonil Hunley, ki je pravkar postal prva uspešna bojna podmornica na svetu.
Njegova smrt že več kot stoletje osupne množice raziskovalcev in državljanov vojne. Zdaj ena znanstvenica maverick krepko trdi, da je razbila zadevo. Po treh letih držanja Rachel Lance, biomedicinska inženirka mornarice ZDA, ki je doktorica znanosti s inženirske šole Pratt University of Duke v Severni Karolini, sklepa, da je eksplozija iz lastnega torpeda poslala eksplozijske valove skozi njen železni trup in povzročila takojšnjo smrt zaradi osem moških v notranjosti.
Če ima prav, bo morda skrivnost Hunley končno odpovedala . Toda kako je odkrila skorajda presenetljivo kot samo odkritje: to je storila brez dostopa do fizičnega podhoda, ki so ga izkopali leta 2000; brez predhodnih izkušenj na področju arheologije ali forenzike; in brez pomoči Hunley Project, skupine raziskovalcev in znanstvenikov z univerze Clemson v Južni Karolini, ki že zadnjih 17 let obravnava to zadevo.
Bi lahko brez sodelovanja ali ključnih podatkov zagotovil Lanceov račun o zadnjih trenutkih Hunleyja in njegove posadke?
**********
V topli septembrski soboti stojim pred študentskim centrom na Dukeju, nizki stolpnici, ki je poudarjena z negotskim kamnom univerze, ko se Lance zavihti okoli ovinka v modri pontiac Grand Prix naravnost iz Motor Cityja kjer je odraščala. Ko odprem potniška vrata, da se predstavim, me udari stena glasne glasbe na vadbi. Lance je pravkar prišel iz telovadnice in njeni rjavi lasje dolgi do ramen so v elastiki. Modra majica iz kamna, na kateri piše Detroit, se vozi po njenih bledih, dolgih rokah.
Ko se odpravljamo pred kampus, glasba še naprej buri.
"Kam se bomo napotili?" Vpijem.
"Peljem te v ribnik v kampusu, da bi videl, kje smo izvedli nekaj poskusov, " se oglasi nazaj. "Tam je tiho, da se lahko pogovarjamo."
Oljna slika Conrada Wiseja Chapmana, okoli leta 1898, prikazuje izumitelja hudobnega HL Hunleyja, skupaj s stražarjem. (Wikimedia Commons) Lance je modeliral podvodno eksplozijo v računalniku v vojvodskem biomehaničnem laboratoriju, kjer je preučeval poškodbe eksplozije, ko je njen svetovalec sprožil epifanijo, ki je sprožila njeno obsedenost s Hunleyjem. Kaj pa, če bi biomehanski inženir Dale Bass predlagal, da bi programska oprema za modeliranje praktično rekonstruirala napad na Housatonic in razkrila vpogled v usodo Hunleyja ? Lance, zgodovinar, je bil zasvojen: zgodovinska skrivnost z mukotrpnim vodenjem. Sčasoma bo opustila programsko opremo za bolj praktičen eksperimentalni pristop, a Bassova ideja je bila katalizator, ki ga potrebuje.
Začela je brati teorije o tem, zakaj je Hunley padel. Prevladujoča ideja je bila, da je posadki zmanjkalo kisika in se zadušilo. Točno teorijo se je morala lotiti: od leta 2009 je bila inženirka civilne službe v ameriški vojni in ima strokovno znanje na področju dinamike dihalnih sistemov in natančneje rebreatherjev - dihalni sistemi zaprtega kroga uporabljajo potapljači za dihanje plina pod vodo.
Ko je preiskava začela, je Lance opazil, da je bilo zelo malo objavljenih raziskav o porabi kisika med posadko. Z mornarico je raziskala pojav, koliko kisika ljudje uporabljajo med upravljanjem ergonometrov z ročnimi stopalkami, ki zahtevajo isto vrsto gibanja kot Hunleyjev ročni pogonski sistem. Torej, izkopala je podatke in jih uporabila za izračun, koliko kisika bi porabila posadka, ko se je podala proti Housatonicu .
Kljub temu ni bilo jasno, koliko kisika je treba začeti. Po izvleku podzemne železnice so konservatorji Hunley Project izračunali, koliko zraka je verjetno na voljo. Njihovi podatki kažejo, da je imela posadka dovolj zraka za malo več kot dve uri. Lance pa ni imel dostopa do dejanskih podatkov. Sodelovala je s člani projekta, da bi razpravljali o sodelovanju, vendar z njo niso delili svojih izračunov (pozneje pa bo Lancea prosila, naj podpiše sporazum o nerazkritju, ki pa je zavrnila). Morala bi iti po svoji poti.
**********
Dneve je blatil nad težavo. Nato se je spomnila, kako je brskala po glasilu, ki ga je izdala Friends of Hunley, neprofitni organizaciji v Charlestonu, ki skrbi za doseganje, zbiranje sredstev in razvoj za projekt Hunley in vodi turneje v Clemson's Warren Lasch Conservation Center, kjer Hunley restavrirajo. Napolnili so jo notranje in zunanje fotografije podhoda, večina pa je imela pod njimi merilne zapise. To ji je dalo idejo.
Rachel Lance in njeni pomočniki preizkušajo merilne naprave CSS Tiny z udarnimi cevmi na rekordnem ribniku Univerze Duke v Severni Karolini. (Z dovoljenjem Rachel Lance / Duke University) Naslednji mesec je Lance sedel nagnjen nad mizo in izpisoval fotografije podhoda, z vsako ravnilo meril vsako razmejeno točko. Po tednih mučnega dela je končno opravila vse meritve, potrebne za izračun porabe kisika glede na preskrbo. Rezultati so skočili s strani. Zadušitev ni bila verodostojna razlaga, zakaj je Hunley potonil.
"Tudi pri konzervativnih izračunih bi posadka doživela opazno hiperventilacijo, zadihanost, zadušitev, simptome panike in verjetno fizične bolečine zaradi visokih ravni CO2 v krvi, " pravi. „Toda iz zapisov tudi vemo, da so na svojih postajah mirno sedeli brez znakov boja. Torej, iz moje perspektive je to teorijo zadušitve vrglo skozi okno. "Ugotovitve so bile objavljene v številki revije Forensic Science International marca 2016 .
Richard Moon, medicinski direktor Dukejevega centra za hiperbarično medicino in okoljsko fiziologijo, se strinja. Lanceu je pomagal voditi izračune in pravi: "Imate kup podmorničarjev, ki so v zaprtem prostoru zmerno trdo delali. V 10-odstotnem kisikovem okolju z visokimi vsebnostmi CO2 ne bi mogli delovati pri ročici in reči: "Pa saj, stvari so v redu; samo nadaljevali bomo. "
Ljudje v Clemsonu niso bili prepričani. Kellen Correia, predsednik in izvršni direktor Friends of Hunley, je v elektronskem sporočilu izjavil, da: "Preuranjeno je sklepati o končnih zaključkih o vzrokih izgube podmornice ali smrti posadke, še posebej, če pogledamo samo en vidik razmer. "Kljub temu ni navedla nobenih posebnih vprašanj z Lanceovimi ugotovitvami.
**********
Razveljavitev teorije zadušitve je Lanceu prinesla nekaj kratkoročnega zadovoljstva, toda do tega trenutka je bila v globokem položaju. Uro je začela razmišljati o Hunleyju in jo obsedla do točke, ko je med večerjo z zaročencem strmela v svoj krožnik s hrano. "Bilo je nekaj navidezno grozljivega v tem, da je tisto noč umrlo osem ljudi, in nismo vedeli, kako ali zakaj, " pravi.
Medtem so se konzervatorji Hunley Project v varstvenem centru Warren Lasch dleskali - in še naprej sekajo - pot skozi trdovratni betonski sloj peska in mulja, ki se je oblikoval okoli Hunleyja, ko je več kot 100 sedel na morskem dnu. let.
"Dekoncentracija nam ponuja več informacij, " pravi arheolog Clemson Michael Scafuri, "vendar nismo odkrili nobenih dokončnih dokazov, ki bi popolnoma razložili izgubo Hunleyja . Nič samo po sebi ne razloži, kaj se je zgodilo. "
Tudi na strani človeških ostankov ni bilo nobenega presenetljivega primera. Linda Abrams, forenzična genealoginja, ki s projektom Hunley sodeluje in se ukvarja od leta 2006, pravi, da so bili vsi okostji članov posadke v dobri formi, ko so jih izkopali iz notranjosti Hunleyja . Podreja je bila ob izločitvi popolnoma napolnjena s sedimentom, zato je bilo treba pred izpostavljenostjo kosti skrbno odstraniti plast na sloju blata. "Pri nobenem od teh fantov ni bilo nobenih strelnih ran, " pravi. In nobenih znakov obupa.
Medtem ko znanstveniki niso zasuli pištole za kajenje, je zunanjost podhoda majhna, kar jih je zataknilo. Na sprednjem stolpu je manjkalo železno koščko velikosti žoge, kjer je bilo razgledno mesto.
Izdaja Popular Science mesečnika iz leta 1900 je vsebovala to upodobitev utesnjenih četrti znotraj HL Hunleyja, ki smo jih animirali. Medtem ko je tu prikazanih devet moških, naj bi Hunley imel osemčlansko posadko tisto noč, ko je potonil leta 1864. (Popular Science Monthly) Lance je s svojimi raziskavami izvedel poškodbe stolpa in tako imenovano teorijo srečnih strelov: potepuški krog, ki so ga med napadom izstrelili housatonski mornarji, je stolp prebil, zaradi česar se je podmornica napolnila z vodo in potopila.
Z vidika Scafurija je to možnost. "Pri tem je morda igrala puška iz Housatonica, " vendar tega v tem trenutku ne moremo potrditi. "
Lance je teorijo preizkusil s streljanjem orožja iz civilne vojne iz vzorcev iz litega železa - škoda na podmornici ni bila v skladu s škodo iz njenega puške. Poleg tega, pravi, bi luknja s kroglami omogočila, da se je voda hitro spustila v podzemlje in povzročila, da je potonila veliko bližje mestu napada kot tam, kjer so ga našli.
Na podlagi svojih rezultatov je Lance s svojega seznama prečkal teorijo o posrečenih posnetkih in ugotovitve dokumentiral v drugem prispevku v Forensic Science International.
Prijatelji Hunleyja niso želeli komentirati konkretnih ugotovitev, toda Correia je zapisala: "Spet, gospa Lance nima primarnega znanja ali podatkov o projektu Hunley."
Lance pritisnjen naprej. Če se posadka ni zadušila in luknja od metaka ni potopila podmornice, kaj se je zgodilo?
**********
Ko je Hunley odnesel stolpni Housatonic, je bil od eksplozije oddaljen manj kot pet metrov. In še vedno je bil pritrjen na torpedo; navdihnjena s konfederacijskimi torpednimi čolni na parni pogon, znanimi kot Davids med državljansko vojno, je Hunleyjeva posadka podija torpeda pritrdila na konec palice. To je pomenilo, da bi eksplozija, ki je pretresla Housatonic, prav tako lahko pomenila prižig luči za Hunleyjevo posadko.
Lance je bil večji del dveh let raziskan teorij o zadušitvi in srečnih posnetkih, objavljenih dvakrat, in še vedno ni razrešil skrivnosti. Zanjo je bila ta teorija eksplozije naslednji očiten način, ki se je raziskal, in tista, ki se je dobro spopadla s svojo biomehanično poškodbo, ki jo je usmeril Duke. Če bi eksplozijski val iz eksplozije širil v notranjost podzemne železnice, je razložila, bi lahko posadko takoj ubila ali vsaj dovolj poškodovala, da čolna ne bi mogel varnostno preskusiti. "Ko eksplozijski valovi zadenejo zračni prostor, se upočasnijo kot avtomobil, ki trči v steno, " razlaga. "Razen v tem primeru je stena površina pljuč." Pljučna mornarja bi se lahko zlomila in napolnila s krvjo.
Za preizkušanje teorije je Lance potreboval fizični model sub. Vnesite CSS Tiny, lestvico, šestino velikost Hunleyja . Izdelana iz pločevine, je bila Hunley mini-me tik do balastnih rezervoarjev, napolnjenih z vodo in jeklene lopatice, nameščene na lok.
Inženiring miniaturne podmornice ni bil za Lance, ki je skupaj z očetom, zdaj že upokojenim avtomobilskim delavcem GM, odraščal na starih avtomobilih. Kot otrok je bila dovolj majhna, da je lahko zdrsnila pod njihovim Mustangom iz leta 1966, da bi zamenjala olje, ne da bi prikovala avto. "Odraščanje okoli avtomobilske kulture omogoča enostavno zaljubljenost v stroje in strojništvo, " pravi.
Na kmetiji v podeželski Severni Karolini Rachel Lance in eden od njenih pomočnikov Luke Stalcup pripravljajo CSS Tiny na prejem eksplozij za preizkus teorije eksplozijskih valov. (Foto Denise Lance) Nekaj minut po luščenju pred kampusom v Lanceovem Pontiacu se v povpraševalnem ribniku univerze Duke potegnemo v prašno parčico. Razgibana nizka linija se nenadoma izklopi, zvočni posnetek pa se nadomesti z raketiranim zborom čričkov. Na robu ribnika pokaže na vodo, debelo z algami: tu je Tiny izvedla testno vožnjo. Lance in nekaj članov iz njenega laboratorija so pred fazo eksperimenta z živimi eksplozivi uporabili naprave za simulacijo eksplozije, znane kot udarne cevi, za testiranje drobnih manometrov in druge opreme. Ko je stala v vodi, dvigala in spuščala udarne cevi, so ji ribe prišlekale na noge. Bilo je, kot da bi jo večkrat zabodli z drobnimi noži, vendar sta bila Lance in Tiny na koncu pripravljena na veliki dogodek.
**********
Ribnik v kampusu ni bil omejen s pravim eksplozivom, zato sta se Lance in njena raziskovalna skupina dva tedna pozneje odpravila na tri hektarski ribnik na podeželski kmetiji v Severni Karolini, da bi opravila teste streliva v živo. Majhne so parkirali sredi ribnika in z varnostnim agentom, ki je stal na straži, so postavili oder. Lance je začel odštevanje: "Pet! Štiri! Tri! … ”Vrhunec mesecev trdega dela se je vse skupaj zmanjšal v naslednjih nekaj sekundah, živci pa so se ji zlomili, ko je srčno kliknila med zaslonom za odčitavanje senzorjev na prenosniku.
Od varne razdalje so bili kmet Bert Pitt in njegovi vnuki pripravljeni na razstavo. Lance ga je sladko nagovoril, da je prostovoljno prosil svoj ribnik za projekt. "Ko je Rachel prišla na kmetijo, " pravi Pitt v debelem južnem vleku, "me je poskušala namazati z rdečo žametno torto in razlagala, da bo šlo le za eksplozijo v šesti skali."
"Dva! Eno! ” Pfffsssssttt ! Na drobnem drogu je eksplodiral naboj črnega prahu, izbruhnil je majhen gejzir ribniške vode. Merilniki tlaka so visili znotraj in zunaj plovila za merjenje podvodnih eksplozijskih valov. Pod površino je eksplozija v majhen trup izstrelila eksplozijski val s tako veliko silo, da je kovina povzročila upogibanje. To gibanje je nato ustvarilo drugi eksplozijski val, ki se je prenašal naravnost skozi trup v kabino.
"Sekundarni eksplozijski val bi zlahka povzročil pljučno eksplozijo, ki je takoj pokončala celotno posadko, " pravi Lance. "To je tisto, kar je potopilo Hunleyja ."
Moon podpira sklep. Pravi, da bi večina ljudi domnevala, da bi zidovi kabine ščitili posadko pred eksplozijskimi valovi - vendar malo ljudi ve veliko o podvodnih eksplozijah. "Špekulacije do tega trenutka so bile v redu, " pravi, "toda ko se držite trde znanosti, mislim, da je teorija eksplozijskih valov najbolj verjetna razlaga."
Rachel Lance stoji ob svojem modelu HL Hunley - majhen CSS - na rekordnem ribniku Univerze Duke. (Foto Eric Wei) Medtem ko Lance verjame, da se skrivnost Hunleyja lahko končno spočije, znanstveniki projekta Hunley niso pripravljeni skočiti na zaključke. V preteklosti so priznali teorijo eksplozije kot možnost, vendar so začeli dvomiti pred Lanceovim poskusom, ki temelji na rezultatih študije računalniškega modeliranja, ki jo je leta 2013 izvedla ameriška vojna mornarica. Študija kaže, da eksplozijski val ne bi škodoval posadke, vendar nadaljnje študije še naprej ugibajo vse zaključke prejšnje študije.
"Težava je v tem, da je zapleten scenarij, " pravi Scafuri. "To je nekako tako, kot da poskušate rekonstruirati vzroke prometne nesreče z omejenimi informacijami. Bi lahko našli dokaze o nesreči, ki se je zgodila, ker je čebela priletela skozi okno in na odseku ceste, ki je bila gladka, odvrnila voznika, ki se je zgodil, da je pošiljal sporočila? "
**********
"Oh, nekaj imam zate, " pravi Lance v Dukejevem ribniku. Seže v nahrbtnik in mi preda cigareto, 3D-tiskano repliko Hunleyja - svojevrsten spominek. Ponuja mikrok, vendar podroben pogled na notranjost podmornice, zaradi česar sem spoznal, kako omejena kabina posadke - ki je bila v polnem obsegu široka le en meter in višina 1, 2 metra - mora biti namenjena osmim odraslim moškim. Bila je smrtna past. Dejstvo, da so se tako ali tako zataknili v cev, je bilo žrtvovanje, za katerega se zdi, da ima Lance neomajno spoštovanje. To je del tistega, kar jo je pripeljalo do pritiska na cilj, kljub temu da so bile kvote proti njej.
**********
Toda kako je mogoče, da je Lance v tako razmeroma kratkem času razvozlal stoletno skrivnost, zlasti glede na 14-letno začetnico projekta Hunley Project? Je bila to začetniška sreča ali njena sposobnost, da se problema loteva z drugačnega znanstvenega vidika? Mogoče je preprosto prišlo do staromodne odločnosti. "Pri tovrstnih raziskavah se morate veliko ukvarjati, še posebej, če stvari počnete sami, kar je lahko težko in osamljeno, " pravi. "Potrebno je imeti veliko vztrajnosti, ker je tu dobra stvar - čez to mejo, kjer se nihče prej ni mogel prebiti skozi težavo."
Na koncu je morda to imelo še več z dejstvom, da je projekt Hunley namenjen tako napornemu počasnemu postopku ohranitve sub in pojasnjevanju njegovega izginotja. Čeprav je z vidika prihodka skrivnost sama po sebi morda resnično pozitivna za projekt Hunley in Friends of the Hunley, če upoštevamo prodajo majic, posnetkov in laboratorijskih ogledov, ki jih pomaga ustvarjati.
Ko bodo objavljene ugotovitve Lancea iz njenega poskusa eksplozije valov (raziskovalni prispevek bo nemudoma objavljen), bo skupina Hunley Project opazovala.
Tokrat bo njihovo teorijo ovrgla.
Sorodne zgodbe iz revije Hakai:
- Življenje na razbitju Annapola HMCS
- Sub Marine: Stvari, ki jih pojemo
- Stefan Drzewiecki, podmornica car
