Satu Ahli Saintifik Mungkin Akhirnya Digambarkan Misteri Mengapa Kapal Selam Perang Sivil

Sekitar pukul 6:30 petang pada 17 Februari 1864, lapan lelaki bersenjata ke dalam kapal selam Konfederat HL Hunley, sebuah tiub logam yang digerakkan dengan bom, dan tergelincir secara senyap-senyap ke dalam air hitam yang beku di pantai Charleston, Carolina Selatan. Krew mengepung sub lebih daripada enam kilometer ke arah sasarannya-Union blockader USS Housatonic - dan muncul seperti leviathan untuk pertuduhan. Menjelang pukul 9:00 petang, sudah berakhir: Hunley telah melancarkan torpedo yang dipasang di dalam perahu Housatonic dan dalam masa beberapa saat, 60 kilogram serbuk hitam telah tersangkut di dalam kapal.

Hanya selepas momen kemuliaan yang singkat, Hunley, yang baru sahaja menjadi kapal selam pertempuran pertama yang berjaya di dunia, secara misterius tenggelam.

Kematiannya telah membingungkan banyak penyelidik dan pemangsa Perang Saudara selama lebih dari satu abad. Sekarang, seorang ahli sains maverick membuat tuntutan yang berani bahawa dia telah memecahkan kes itu. Selepas tiga tahun berlabuh, Rachel Lance, jurutera bioperubatan Tentera Laut AS yang memegang PhD dari Pratt School of Engineering di Duke University di North Carolina, menyimpulkan bahawa letupan dari torpedo sendiri sub menghantar ombak letupan melalui badan besi dan menyebabkan kematian segera lapan lelaki di dalamnya.

Sekiranya dia betul, misteri Hunley akhirnya boleh dihentikan. Tetapi bagaimana dia membuat penemuan ini hampir sama mengejutkan kerana penemuan itu sendiri: Dia melakukannya tanpa akses kepada sub fizikal, yang digali pada tahun 2000; tanpa pengalaman sebelumnya dalam arkeologi atau forensik; dan tanpa bantuan daripada Projek Hunley, satu pasukan penyelidik dan saintis di Clemson University di South Carolina yang mempunyai kes penuh waktu selama 17 tahun yang lalu.

Tanpa kerjasama atau kepingan data penting, bolehkah akaun Lance tentang muktamad akhir Hunley dan krewnya betul?

**********

Pada hari Sabtu September yang hangat, saya berdiri di luar pusat pelajar di Duke, sebuah bangunan kontemporari yang bertingkat rendah yang diakui dengan batu tanda neo-Gothic yang ditandatangani oleh universiti, ketika Lance berayun mengelilingi bendera dalam Grand Prix biru biru langsung dari Motor City di mana dia dibesarkan. Ketika saya membuka pintu penumpang untuk memperkenalkan diri saya, saya dipukul oleh dinding senaman latihan muzik. Lance baru sahaja datang dari gym, dan rambutnya berwarna bahu, dilemparkan dengan elastik. T-shirt berwarna biru, terbakar yang membaca Detroit menaiki lengannya yang pucat dan lancip.

Semasa kami melangkah keluar dari kampus, muzik terus mengepam.

"Di mana kita menuju?" Saya menjerit.

"Saya membawa anda ke kolam kampus untuk melihat di mana kami menjalankan beberapa eksperimen kami, " dia menggeletar. "Ia diam di sana supaya kita boleh bercakap."

Lance sedang memodelkan letupan bawah air di sebuah komputer di Makmal Biomekanika Cedera Duke, di mana dia belajar kecederaan letupan, ketika penasihatnya mempunyai epiphany yang membuat obsesi Hunley bergerak. Bagaimana jika, jurutera biomekanikal Dale Bass mencadangkan, perisian pemodelan dapat membina semula serangan ke atas Housatonic dan mendedahkan pandangan mengenai nasib Hunley ? Lance, seorang peminat sejarah, tersangkut: sebuah misteri sejarah dengan petunjuk menggiurkan untuk diikuti. Akhirnya dia akan meninggalkan perisian untuk pendekatan percubaan yang lebih banyak, tetapi idea Bass adalah pemangkin yang diperlukannya.

Dia mula membaca teori tentang mengapa Hunley turun. Satu idea yang lazim ialah krew yang kehabisan oksigen dan lemas. Ini adalah jenis teori yang dia bersedia untuk menangani: dia seorang jurutera perkhidmatan awam dengan Angkatan Laut Amerika Syarikat sejak tahun 2009 dan mempunyai kepakaran dalam dinamika sistem pernafasan dan, lebih khusus, pemberontakan-sistem pernafasan litar tertutup yang digunakan penyelam untuk mengitar semula pernafasan gas bawah air.

Semasa siasatannya dijalankan, Lance menyedari bahawa sangat kecil, jika ada, menerbitkan penyelidikan tentang penggunaan oksigen kru semasa misi tersebut. Dengan tentera laut, dia telah meneliti fenomena berapa banyak orang oksigen yang digunakan semasa mengendalikan ergometer tangan pedal yang memerlukan gerakan yang sama seperti sistem pendorong tangan Hunley . Oleh itu, dia menggali data dan menggunakannya untuk mengira berapa banyak oksigen yang akan digunakan oleh anak kapal sambil merayap ke arah Housatonic .

Ia tidak jelas berapa banyak oksigen yang ada untuk memulakan, walaupun. Setelah mengangkut sub, konservator Projek Hunley mengira berapa banyak kemungkinan udara yang ada. Data mereka menunjukkan kru mempunyai udara yang mencukupi selama lebih kurang dua jam. Walau bagaimanapun, Lance tidak mempunyai akses kepada data sebenar. Beliau telah bertemu dengan ahli projek untuk membincangkan kerjasama, tetapi mereka tidak akan berkongsi pengiraan dengannya (dan, kemudian, akan meminta Lance menandatangani perjanjian tanpa pendedahan, yang akan ditolaknya). Dia perlu pergi sendiri.

**********

Dia memikirkan masalah itu selama beberapa hari. Kemudian, dia teringat melalui surat berita yang diterbitkan oleh Friends of the Hunley, bukan keuntungan di Charleston yang mengendalikan jangkauan, pengumpulan dana dan pembangunan untuk Projek Hunley dan mengadakan lawatan di Pusat Pemuliharaan Warren Lasch Clemson di mana Hunley sedang dipulihkan. Ia dipenuhi dengan foto dalaman dan luaran sub, yang kebanyakannya mempunyai notasi pengukuran di bawahnya. Itu memberi idea kepadanya.

Untuk bulan yang akan datang, Lance duduk membungkuk di atas mejanya mencetak foto sub, mengukur setiap titik yang ditetapkan dengan seorang penguasa. Selepas beberapa minggu kerja keras, dia akhirnya mempunyai semua ukuran yang diperlukan untuk mengira penggunaan oksigen berbanding bekalan. Keputusan melompat dari halaman. Pembasahan bukan penjelasan yang munasabah mengapa Hunley tenggelam.

"Walaupun dengan pengiraan yang konservatif, awak akan mengalami hyperventilation yang ketara, terengah-engah, tercekik, gejala panik, dan mungkin sakit fizikal dari tahap CO2 yang tinggi dalam darah, " katanya. "Tetapi kita juga tahu dari rekod bahawa mereka duduk secara aman di stesen mereka tanpa sebarang tanda perjuangan. Oleh itu, dari perspektif saya, ini telah melemparkan teori lemas keluar dari tingkap. "Penemuan itu diterbitkan dalam jurnal Forensic Science International jurnal 2016 Mac .

Richard Moon, pengarah perubatan Pusat Duke untuk Perubatan Hyperbaric dan Fisiologi Alam Sekitar, bersetuju. Dia membantu Lance menjalankan pengiraannya dan berkata, "Anda mempunyai sekumpulan kapal selam yang sedang bekerja keras di ruang tertutup. Tidak ada cara mereka akan bekerja di engkol dalam persekitaran oksigen sebanyak 10 peratus dengan tahap CO2 yang tinggi dan berkata, 'Oh, baiklah, semuanya baik-baik saja; kami akan terus berjalan. '"

Orang-orang di Clemson tidak yakin. Kellen Correia, presiden dan pengarah eksekutif Friends of the Hunley, menyatakan di dalam e-mel bahawa, "Ia adalah pramatang untuk membuat kesimpulan akhir mengenai sebab-sebab kehilangan kapal selam atau kematian anak kapal, terutama ketika melihat hanya satu aspek daripada keadaan itu. "Namun, dia tidak merujuk sebarang isu khusus dengan penemuan Lance.

**********

Mengetuk teori pengsan yang ditawarkan Lance beberapa kepuasan jangka pendek, tetapi pada ketika ini, dia berada dalam keadaan mendalam. Dia mula berfikir tentang Hunley sepanjang masa, mengalihkan perhatiannya ke titik di mana dia akan zon dan menatap piring makanannya semasa makan malam dengan tunangnya. "Ada sesuatu yang secara mendadak menakutkan tentang fakta bahawa lapan orang mati malam itu, dan kami tidak tahu bagaimana atau mengapa, " katanya.

Pada masa yang sama, Konservator Projek Hunley di Pusat Pemuliharaan Warren Lasch telah memahat dan meneruskan pahat-cara mereka melalui lapisan pasir dan lumpur seperti yang keras seperti konkrit yang dibentuk di sekitar Hunley kerana ia duduk di dasar laut lebih daripada 100 tahun.

"De-concretion mempunyai peluang untuk memberi kami lebih banyak maklumat, " kata ahli arkeologi Clemson, Michael Scafuri, "tetapi kami tidak menemui sebarang bukti muktamad untuk menjelaskan sepenuhnya kehilangan Hunley itu . Tiada apa-apa dalam dan dari sendirinya menerangkan apa yang berlaku. "

Tidak ada sebarang bukti yang membahayakan kes kematian manusia, sama ada. Linda Abrams, seorang ahli silsilah forensik yang telah bekerja dan mematikan dengan Projek Hunley sejak tahun 2006, mengatakan bahawa semua kerangka anggota kru berada dalam keadaan baik ketika mereka digali dari pedalaman Hunley . Sub tersebut telah dipenuhi dengan sedimen apabila ia diselamatkan, jadi lapisan atas lapisan kotoran harus dialihkan dengan teliti sebelum tulang terdedah. "Tidak ada luka peluru di mana-mana lelaki ini, " katanya. Dan tidak ada tanda-tanda putus asa.

Walaupun saintis tidak datang dengan pistol merokok, terdapat kawasan kecil yang merosakkan ke luar rumah yang telah menumpahkannya. Menara penyambungan ke depan mempunyai sepotong besi ukuran besi yang hilang di mana viewport telah.

Melalui penyelidikannya, Lance mengetahui kerosakan pada menara menara dan apa yang dipanggil teori pukulan bertuah: peluru sesat yang dipecat oleh pelayar Housatonic semasa serangan menusuk menara, menyebabkan sub untuk mengisi air dan tenggelam.

Dari perspektif Scafuri, ia adalah satu kemungkinan. "Tembakan dari Housatonic mungkin memainkan peranan dalam hal ini, " katanya, "tetapi kami tidak dapat mengesahkan bahawa pada masa ini."

Lance menguji teori dengan menembak senjata api era Perang Sipil pada sampel besi tuang-kerosakan kepada sub tidak konsisten dengan kerosakan dari api senapangnya. Selain itu, katanya, lubang peluru akan membenarkan air tergesa-gesa masuk ke dalam sub dengan cepat dan menyebabkan ia tenggelam jauh lebih dekat ke tapak serangan daripada di mana ia ditemui.

Berdasarkan keputusannya, Lance melintasi teori pukulan bertuah dari senarainya dan mendokumenkan hasilnya dalam kertas kedua dalam Forensic Science International.

Friends of the Hunley enggan mengulas mengenai penemuan-penemuan tertentu, tetapi Correia menulis, "Sekali lagi, Cik Lance tidak mempunyai pengetahuan atau data utama dari Projek Hunley."

Lance ditekan. Sekiranya krew tidak tercekik, dan lubang peluru tidak tenggelam sub, apa yang berlaku?

**********

Apabila Hunley menurunkan Housatonic yang menjulang tinggi, ia kurang daripada lima meter dari letupan. Dan, ia masih melekat pada torpedo; diilhamkan oleh kapal-kapal torpedo berkuasa wap Gabungan yang dikenali sebagai Davids semasa Perang Saudara, kru Hunley telah melancarkan torpedo sub di akhir sparnya. Ini bermakna letupan yang sama yang mengguncang Housatonic hanya dapat memberi lampu kepada awak Hunley .

Lance telah membelanjakan bahagian yang lebih baik dalam dua tahun menyiasat teori-teori tembakan yang berlarutan dan bertuah, diterbitkan dua kali, dan masih belum dapat menyelesaikan misteri itu. Bagi beliau, teori letupan ini merupakan saluran yang paling jelas untuk dijelajahi, dan satu yang lebih baik dengan tumpuan biomekanik kecederaannya di Duke. Sekiranya gelombang letupan dari letupan itu disebarkan ke pedalaman sub, dia berkata, ia boleh membunuh kru dengan segera atau sekurang-kurangnya mencederakan mereka dengan cukup sehingga mereka tidak dapat menaiki bot ke keselamatan. "Apabila gelombang letupan melanda ruang udara, mereka perlahan seperti kereta yang memukul dinding, " jelasnya. "Kecuali dalam kes ini, dinding adalah permukaan paru-paru." Paru-paru pelayar dapat pecah dan dipenuhi dengan darah.

Untuk menguji teori, Lance memerlukan model fizikal sub. Masukkan CSS Tiny, model skala yang keenam saiz Hunley bas bas pelancongan. Dibuat dari logam lembaran, ia adalah mini-saya Hunley ke tangki balast yang penuh dengan air dan spar keluli yang dipasang ke busur.

Kejuruteraan kapal selam kecil tidak menjadi lanjutan bagi Lance, yang membesar dengan bekerja pada kereta lama dengan bapanya, seorang autoworker GM yang telah lama bersara. Sebagai seorang kanak-kanak, dia cukup kecil untuk meluncur di bawah Mustang 1966 mereka untuk menukar minyak tanpa menaikkan kereta. "Berkembang di sekitar budaya kereta menjadikannya mudah dicintai dengan jentera dan kejuruteraan, " katanya.

Beberapa minit selepas mengelupas dari kampus di Pontianak Lance, kami menarik banyak tempat berdebu di kolam penambakan Universiti Duke. Barisan bass berdebar-debar terputus secara tiba-tiba dan lagu itu digantikan dengan koret yang mirip dengan ratchet. Di tepi kolam, dia menunjuk ke air, tebal dengan alga: ini adalah di mana Tiny mengambil ujian. Lance dan beberapa ahli dari makmalnya menggunakan alat simulasi letupan yang dikenali sebagai tiub kejutan untuk menguji tolok tekanan Tiny dan peralatan lain sebelum fasa letupan eksperimen. Semasa dia berdiri di dalam air, menaikkan dan menurunkan tiub kejutan, ikan mengepakkan kakinya. Ia seolah-olah dia telah ditikam berulang kali dengan pisau kecil-tetapi pada akhirnya, Lance dan Tiny bersedia untuk acara besar itu.

**********

Kolam kampus tidak terhad kepada bahan letupan sebenar, jadi, dua minggu kemudian, Lance dan pasukan penyelidikannya mengembara ke sebuah kolam tiga hektar di ladang North Carolina di pedalaman untuk menjalani ujian peluru hidup. Mereka memarkir Tiny di tengah-tengah kolam, dan dengan ejen bahan peledak berdiri, panggung telah ditetapkan. Lance memulakan kiraan detik: "Lima! Empat! Tiga! ... "Kemunculan bulan-bulan kerja keras semuanya turun hingga beberapa saat yang akan datang, dan sarafnya terdengkur kerana dia mengetuk-ngetuk antara skrin bacaan sensor pada komputer ribanya.

Dari jarak yang selamat, petani Bert Pitt dan cucunya telah bersedia untuk persembahan. Lance telah berbual-bual dengannya untuk menjadi sukarelawan kolamnya untuk projek itu. "Ketika Rachel keluar ke ladang, " kata Pitt dalam gambar selatan yang tebal, "dia cuba mentega dengan kue beludru merah dan menjelaskan bahawa ia hanya akan menjadi letupan satu keenam."

"Dua! Satu! " Pfffsssssttt ! Caj serbuk hitam meletup pada spar Tiny, dan geyser kecil air kolam meletus. Tolok tekanan digantung di dalam dan di luar kapal untuk mengukur gelombang letupan bawah air. Di bawah permukaan, letupan itu melancarkan gelombang letupan ke badan kapal Tiny dengan banyak daya yang menyebabkan logam menjadi lentur. Pergerakan itu, pada gilirannya, menjana gelombang ledakan kedua yang dihantar terus melalui badan ke dalam kabin.

"Gelombang sekunder dari ini akan mudah menyebabkan trauma letupan paru-paru yang membunuh seluruh krew serta-merta, " kata Lance. "Inilah yang menenggelamkan Hunley ."

Moon menyokong kesimpulannya. Beliau berkata kebanyakan orang akan mengandaikan bahawa dinding kabin akan melindungi kru dari gelombang letupan-tetapi hanya sedikit orang yang mengetahui banyak tentang ledakan bawah air. "Spekulasi sehingga ke tahap ini telah baik, " katanya, "tetapi apabila anda memegangnya dengan sains keras, saya fikir teori gelombang letupan adalah penjelasan yang paling munasabah."

Walaupun Lance percaya misteri Hunley akhirnya boleh ditinggalkan, saintis Projek Hunley tidak bersedia untuk membuat kesimpulan. Mereka telah mengakui teori letupan sebagai kemungkinan pada masa lalu, tetapi mula meragukannya sebelum eksperimen Lance berdasarkan hasil dari kajian pemodelan komputer yang dilakukan oleh Angkatan Laut Amerika Syarikat pada tahun 2013. Kajian ini mencadangkan gelombang letupan tidak akan memudaratkan anak kapal, namun kajian lanjut terus meneka kedua kesimpulan kajian terdahulu.

"Masalahnya, ia adalah satu senario rumit, " kata Scafuri. "Ia semacam cuba untuk membina semula punca kemalangan kereta dengan maklumat yang terhad. Adakah anda dapat mencari bukti kemalangan yang berlaku kerana seekor lebah terbang melalui tingkap dan mengganggu pemandu, yang kebetulan sedang bertelepon, di jalan yang licin? "

**********

"Oh, saya ada sesuatu untuk anda, " kata Lance di kolam penambakan Duke. Dia sampai ke ranselnya dan menyerahkan saya satu replika 3D yang dicetak dengan cecair dari cenderamata Hunley . Ia menawarkan gambaran mikro, namun terperinci, di bahagian dalaman yang membuatkan saya menyedari bagaimana mengurung ruang krew-yang pada skala penuh hanya satu meter lebar dan 1.2 meter tinggi-mestilah untuk lapan lelaki dewasa. Ia adalah perangkap maut. Hakikat bahawa mereka mengorbankan diri mereka ke dalam tiub pula adalah pengorbanan Lance seolah-olah mempunyai penghormatan yang tidak terhingga. Ia adalah sebahagian daripada apa yang mendorongnya untuk terus ke garisan penamat, walaupun kemungkinan ditumpuk terhadapnya.

**********

Tetapi bagaimana mungkin Lance mampu membongkar misteri abad ke-lama dalam masa yang agak singkat, terutamanya memandangkan permulaan 14 tahun Hunley Project? Adakah nasib pemula, atau keupayaannya untuk mendekati masalah ini dari sudut saintifik yang berbeza? Mungkin ia hanya datang kepada penentuan lama. "Anda harus banyak berurusan semasa melakukan penyelidikan semacam ini, terutamanya apabila anda melakukan perkara sendiri, yang mungkin sukar dan kesepian, " katanya. "Anda perlu mempunyai banyak ketabahan, kerana di situlah barang-barang yang baik adalah melampaui batas di mana tiada sesiapa yang dapat meneruskan masalah sebelum ini."

Akhirnya, mungkin ia lebih berkaitan dengan hakikat bahawa Projek Hunley bertujuan untuk kedua-dua proses perlahan-lahan perlahan memelihara sub dan menjelaskan kehilangannya. Walau bagaimanapun, dari perspektif pendapatan, misteri itu sendiri mungkin positif positif untuk Projek Hunley dan Kawan-kawan Hunley, memandangkan penjualan baju kaos, pita gelas, dan lawatan makmal membantu menghasilkan.

Walau apa pun, apabila penemuan Lance dari percubaan gelombang letupannya diterbitkan (kertas penyelidikan akan dibebaskan dengan segera), pasukan Projek Hunley akan menonton.

Kali ini, mereka akan menjadi teori mereka untuk membantah.

Cerita Terkait dari Majalah Hakai:

• Kehidupan Menaiki Kebangkitan HMCS Annapolis
• Sub Marine: The Things We Sink
• Stefan Drzewiecki, Tsar Submarine