[Перевод] Они проводили секретные эксперименты над собой; их открытия помогли выиграть войну
Нерассказанная, сверхсекретная история британских исследователей, которые нашли ключ к сохранению жизни людей под водой — и помогли приблизить День победы
Не так давно я позволила коллеге вставить мне в руку капельницу. Он несколько раз перегнал физраствор туда-сюда между двумя шприцами, чтобы в жидкости появились пузырьки, а затем ввёл пенящуюся жидкость в мою вену. Мы хотели узнать, сможет ли новый гаджет — маленький допплеровский ультразвуковой датчик — услышать пузырьки в моей крови. Мы надеялись, что этот прибор пригодится при наблюдении за дайверами на предмет декомпрессионной болезни, известной также как «заломай». Когда пузырьки проходили через ультразвук, мы с радостью услышали последовательность щелчков. Пузырьки в артериях могут быть смертельно опасны, но пузырьки в венах обычно безвредны. Я знала, что это безопасно, и это был не первый раз, когда я втыкала в себя иглу ради науки.
Я биомедицинский инженер и исследователь в Медицинской школе Университета Дьюка. Я изучаю способы выживания людей в экстремальных условиях, например под водой или в космосе. Я не одинока в использовании собственного тела в исследованиях; на самом деле, за исключением таких областей, как химиотерапия и хирургия мозга, эта практика удивительно распространена. Однажды доктору Шерри Фергюсон, ещё одному исследователю подводного плавания, понадобилась камера, в которой воздух мог бы находиться под давлением только вокруг ног человека. Проектируя аппарат, она постоянно испытывала его на себе. В процессе работы оказалось, что её выталкивает из прототипов под действием давления, и она снова и снова вылетала из аппарата, пока не создала хорошо работающее уплотнение. Она также надевала маску и вдыхала токсичные газы, чтобы должным образом проинформировать и предупредить потенциальных испытуемых о симптомах, которые они будут испытывать –, а также чтобы никто не смог подделать результаты.
Мы с доктором Фергюсон, конечно, не единственные учёные, которые используют себя в качестве первых испытуемых.
В моей области исследований глубоководных погружений есть одна история восьмидесятилетней давности, которая выделяется среди всех остальных. Она касается группы учёных, которые провели серию испытаний на себе, настолько экстремальных, опасных и критически важных для исхода Второй мировой войны, что они оказались погребены под пометками «секретно» на протяжении многих поколений. Это новаторское исследование было настолько секретным, что профессионалы в моей области впервые узнают о нём здесь.
В начале августа 1942 года на кирпичном складе в Лондоне, в нескольких шагах по мосту через Темзу от Биг-Бена и Вестминстерского аббатства, двое учёных сидели внутри тяжёлой стальной трубы. Труба диаметром всего 1,2 м, с плотно проклёпанными стенками и закруглёнными концами, лежала на боку на платформе в углу склада. Из верхней части трубы, словно антенны, торчали пневматические трубы. Внутри трубы был пол из деревянных досок.
Даже свернувшись на полу в сидячем положении, профессор Джон Бердон Сандерсон Холдейн занимал большую часть пространства камеры. Ростом метр восемьдесят, нескладный и внушительный, грубоватый, но приветливый генетик средних лет имел широкие плечи, пышные усы и выдающийся лысый лоб, от которого вниз спускались кустистые брови, прикрывающие его глаза. Рядом с ним сидела доктор Хелен Спурвей, испытуемая этого дня. Двадцатисемилетняя Спурвей, тоже доктор генетики, была такой же долговязой, как и Холдейн. Она сидела внутри трубы на небольшом табурете, и вынужденно горбилась из-за покатых белых стен. У неё были короткие тёмные волосы с едва заметной естественной волной, уложенные в практичное каре, которое легко было сушить между подводными экспериментами. На бледном лице выделялись глубокие карие глаза. Она выглядела как человек, который не только слушает вас, но и внимательно изучает.
Нос Спурвей был зажат пружинным зажимом. Её губы обхватывал резиновый загубник, соединённый двумя большими гофрированными шлангами с квадратным мешком, пристёгнутым к груди, — аппаратом, предназначенным для подачи чистого кислорода в лёгкие. Они сидели там, слушая громкое шипение — это оператор барокамеры заполнил пространство газом под давлением. Стало жарко.
Цель Холдейна и Спурвей заключалась в том, чтобы узнать, как долго она сможет дышать кислородом, прежде чем он начнёт отравлять её. Они делали это внутри герметичного резервуара, чтобы имитировать давление океана при погружении под воду. Спурвей охотно участвовала в испытаниях. Пагубные эффекты кислорода — от зрительных галлюцинаций до судорог — проявляются гораздо сильнее при высоком давлении, и она хотела с помощью собственного тела выяснить, насколько серьёзными они могут быть.
Ревущий воздух продолжал проникать в небольшую стальную камеру, тускло освещённую скудными складскими лампами, светившими через единственный иллюминатор, усиленный для того, чтобы противостоять давлению. Проникающий воздух поднимал внутреннее давление до уровня, который может ощутить водолаз, плывущий в глубине океана. Температура повышалась по мере того, как всё больше газа проникало и сжималось в ограниченном пространстве, и жара становилась немилосердной, усугубляясь сиропообразным ощущением всё более плотной атмосферы. В таких условиях домашние мухи не могут летать. Люди не могут свистеть. Голоса становятся карикатурно высокими. Дыхание и движение ощущаются всё сильнее по мере сгущения воздуха.
Холдейн и Спурвей достигли уровня давления, аналогичного погружению на 27 метров, а также палящей жары где-то на уровне 40 градусов. Холдейн и Спурвей, прижатые друг к другу стенами камеры, наблюдали, как их обоих бросает в пот. Шипение газа, поначалу оглушительное, стало медленно стихать по мере того, как внутри камеры достигалось заданное давление. Затем оператор снаружи камеры повернул клапан, чтобы остановить поступление газа внутрь. В остывающей металлической трубе зазвучали новые звуки, а температура внутри стала падать. Холдейн засёк время.
Кожаный коричневый дыхательный аппарат, который Спервей носила на груди, назывался «Сальвус». За год до того, как Жак Кусто изобрёл акваланг, живя в оккупированной Франции, она пыталась выяснить, как долго и на какой глубине может использоваться такое устройство пловцами и подводниками.
Ровно через 33 минуты пребывания в камере Спурвей, до того терпеливо дышавшая кислородом, выдернула резиновый загубник изо рта. Её вырвало. Затем её вырвало ещё несколько раз. Она глотала ртом воздух в камере, и медленно приходила в себя. Её симптомы — нарушение зрения, подёргивание губ и, конечно, рвота — были относительно слабыми. Наблюдая за её лицом, лицом задыхающегося человека, Холдейн засёк время. Позже Спурвей сообщила, что во время эксперимента она видела яркие вспышки танцующих фиолетовых огней — «калейдоскоп», по её словам. Профессор Холдейн, доктор Спурвей и другие члены их небольшого клана учёных провели последние три года в тесном пространстве гипербарических металлических труб, пытаясь ответить на множество вопросов о выживании под водой. Их первой целью было дать морякам возможность спасаться с подводных лодок.
Пятью днями ранее, 19 августа 1942 года, в водах Ла-Манша войска союзных государств готовили небольшие суда в открытом море для проведения рейда на пляжи Дьеппа, Франция. В основном это были канадские войска, а также несколько человек, которым было поручено выполнять секретные задания по сбору разведданных в городе.
Они спланировали рейд, используя небольшое количество фотографий местности, большинство из которых были сделаны во время отпусков перед войной. Сами пляжи были практически неизучены. Идея заключалась в том, чтобы высадить корабли, дать возможность скоплениям войск разгрузить танки и машины, а затем двинуться в город. То, что произошло на самом деле, считается одной из самых страшных катастроф в военной истории Канады. Застигнутые врасплох новыми немецкими орудийными установками и каменистым рельефом пляжа, который буквально срывал гусеницы с танков, войска союзников были перебиты. На некоторых пляжах количество жертв достигало 94 процентов.
Солдаты союзников, которые не были убиты, с трудом вернулись назад после поражения. Теперь было ясно, что им нужно иметь возможность подкрадываться к пляжам за несколько дней до налёта, чтобы получать свежую информацию. Им нужно было знать, где нацисты пробили туннели в земле, заложили взрывчатку или построили пулемётные гнёзда. Ни один из их кораблей или лодок не мог подойти к берегу достаточно близко, чтобы не быть обнаруженным, поэтому союзникам понадобились миниатюрные подводные лодки и водолазы. А для того чтобы всё это стало возможным, нужна была развитая наука.
К этому моменту Холдейн, Спурвей и другие учёные уже успели заработать восемь сердечных приступов и сломать несколько позвонков ради общего дела. А всё потому, что незадолго до катастрофы в Дьеппе, которую они не успели предотвратить, Халдейн и его команда получили от Адмиралтейства просьбу переключиться и сосредоточиться на новой, более конкретной цели. Чтобы помочь своим соотечественникам и союзникам победить Гитлера, чтобы помочь закончить войну, союзники нуждались в учёных, которые должны были использовать уже имеющиеся наработки для подготовки к миссиям по разведке пляжей.
Через пять дней после катастрофы в Дьеппе, ещё не зная о ней, Холдейн и Спурвей работали над планом следующей десантной операции. Предстояла ещё одна высадка на берег, на этот раз в Нормандии, и она не должна была провалиться.
Холдейн родился в 1892 году в шотландской семье, дачный домик которых мог похвастать башенками. С высоких стен многочисленных поместий семьи смотрели величественные портреты предков с тщательно подстриженными волосами на лице и в платьях с многослойными складками. Джон, которого в юности называли «Джек», а позже — «Джей-Би-Эс», не терпел подобной помпезности. Он настаивал на том, чтобы держать старую ванну, полную головастиков, под ветвями одной величественной яблони. Он был полон решимости разводить водяных пауков.
Джека и его сестру Наоми воспитывали с тем, чтобы они стали учёными так, как некоторых воспитывают с тем, чтобы они в будущем стали королями.
Их родители, Луиза и Джон Скотт, похоже, тяготели друг к другу из-за того же яростного независимого, не уважающего социальные нормы гения, который они передали своим детям. Она была умнейшей молодой женщиной с золотистыми волосами, классической красотой, любовью к маленьким собачкам и откровенной уверенностью в себе, которая, наряду со склонностью к периодическому курению, обозначила её как бунтаря в чопорной высшей прослойке Британии 1800-х годов.
Он был исследователем, врачом и преподавателем физиологии в Оксфордском университете и печально известным эксцентриком. Он превратил подвал и чердак дома супругов в импровизированные лаборатории, чтобы иметь возможность играть с огнём, воздушными потоками и газовыми смесями. То же самое могли делать и его дети.
К трём годам золотоволосый пухлощёкий малыш Джек стал донором крови для исследований своего отца. А в 4 года он вместе с отцом ездил в лондонском метро, пока Джон Скотт высовывал из окна поезда банку для сбора проб воздуха. Дуэт обнаружил настолько высокий уровень угарного газа, что городские власти решили электрифицировать железнодорожные линии. Молодой Холдейн учился поддерживать жизнь и дыхание людей в тех местах, где они не должны были выживать.
К концу 1800-х годов частые взрывы и утечки газа сделали горную промышленность одной из самых смертельно опасных профессий в мире, и Джон Скотт Холдейн стал известен среди шахтёров страны благодаря своей готовности пробираться в узкие, тёмные, заполненные углём проходы, чтобы сделать подачу воздуха более безопасной. В возрасте 4 лет Джек вместе с отцом исследовал угольные шахты, чтобы выяснить, как дышат люди в этих тесных и опасных помещениях. Распространённое выражение «канарейка в угольной шахте» — до сих пор используется для обозначения раннего обнаружения любой угрожающей ситуации — существует и сегодня, потому что именно Холдейн придумал использовать маленьких бодрых птичек для обнаружения утечек газа.
С каждой поездкой юный Джек наблюдал, как его отец на собственном опыте применяет то, что казалось самым важным уроком старшего профессора: сначала сам стань добровольцем, а уже после этого ставь опыты исключительно на «других человеческих существах, которые будут достаточно заинтересованы в работе, чтобы не обращать внимания на боль или страх».
Когда Джеку было 6 лет, а Наоми — 2 года, квартет вместе с матерью Кэтлин переехал в более просторный, «удобный и уродливый» 30-комнатный особняк, построенный на заказ и названный Червелл, расположенный недалеко от Оксфорда. Весь дизайн этого здания был посвящён стремлению к науке. Джон Скотт даже настоял на том, чтобы ванны были сделаны из свинца для лучшей теплоизоляции. Он не разрешил провести в дом газопровод, поскольку считал газ слишком взрывоопасным. Они с Кэтлин заставили каждую комнату уютными креслами для чтения и интеллектуальными диковинками, такими как жуки-скарабеи или расписные китайские чаши с золотыми рыбками.
Большой кабинет Джона Скотта располагался в задней части дома и был вечно завален книгами и бумагами. Там же стоял деревянный стол длиной со всю комнату, достаточно большой для того, чтобы делать стеклодувные изделия, необходимые для изготовления химического оборудования на заказ. Из кабинета по небольшой лестнице можно было спуститься в домашнюю лабораторию Холдейнов. В лаборатории были большие окна, выходящие на цветущие сады, а стены подпирали широкие полки, заставленные химикатами и расходными материалами. В лаборатории всегда была как минимум одна герметичная газовая камера, достаточно большая, чтобы вместить человека, и прозванная «гробом». Её можно было заполнить любым газом. Так часто и происходило.
Даже семейный кот спал, свернувшись калачиком, правда добровольно, внутри тесной колбы в лаборатории, а кукольный домик Наоми был частично украшен знаменитыми учёными — в том числе лауреатом Нобелевской премии физиком Нильсом Бором, который подарил Наоми маленький игрушечный кувшин для её миниатюрного поместья.
На каменной кладке входа в дом был высечен девиз семьи Холдейн — слово, которое должно было стать зловещим предзнаменованием. Все посетители и гости должны были проходить под простым заявлением: «СТРАДАЙ».
Став старше, Наоми и Джек стали неразлучны: они гонялись за шариками ртути по полу лаборатории, нюхали хлороформ и хихикали над его эффектом, всасывали из бутылок странные газы, чтобы проверить их воздействие на голос, или просто кружились вместе, танцуя венский вальс, пока от вращения у них не начинала кружиться голова. Он называл её «Ноу». Она обращалась к нему «Мальчик» [boy], «Бойди», сокращение от «дорогой мальчик» [boy dear], а иногда просто «Дорогой».
«В детстве мы оба постоянно крутились в лаборатории», — писала Наоми. Им не нужно было пробираться внутрь: кроме отца, они были единственными, кому разрешалось её посещать. В обязанности Наоми в детстве входило наблюдать за подопытными через смотровое окно в газовой камере и, если они падали без сознания, вытаскивать их и реанимировать.
Холдейны решили сделать информированное согласие своей политикой. (В то время врачи открыто шутили, что найти добровольцев для экспериментальных операций легче, чем для экспериментальных медицинских процедур, потому что потерявшие сознание хирургические пациенты не могут отказаться). Испытания на животных — это крайняя мера, говорил Джон Скотт. Он даже разработал клетку для канареек, которая герметично закрывалась и реанимировала птиц в угольной шахте с помощью свежего кислорода, как только они падали со своего насеста.
Из своих шахт Джон Скотт периодически отправлял домой телеграммы, чтобы успокоить семью, но часто угарный газ в шахтах после взрывов на время выводил его из себя настолько, что он писал одни и те же слова несколько раз в одном сообщении, забывал, что уже отправил сообщение, и отправлял несколько повторов, или писал целые сообщения на тарабарском языке. (Кэтлин не находила эти телеграммы обнадёживающими). Чтобы изучить эффект в более контролируемой манере, он усилил изоляцию своих домашних газовых камер и добровольно вдыхал угарный газ, который опасно приближал его к смерти.
Несмотря на то, что Наоми выросла и стала выдающимся и плодовитым автором, а также жизненно важным ключом к будущей науке выросшего Джей-Би-Эс, большинство биографов опускают или преуменьшают её значение. Даже мемуары самой Кэтлин содержат обширную главу под названием «Мой сын» и лишь скупо описывают Наоми. Наоми подвела итог: «Определённые пути к пониманию были закрыты для меня тем, что считалось подходящим или неподходящим для маленькой девочки». Юной Наоми было отказано в доступе в райский уголок, где играл Джек.
Однако она пробралась внутрь. Возможно, Наоми не была желанной гостьей в шахтах или на кораблях, но в стенах их домов она была практически равной. (В дневнике, который Наоми вела в возрасте 6 лет, есть красочные, скрупулёзные иллюстрации бегоний с подробностями подсчёта лепестков, чтобы определить пол цветка — «она-бегония» и «он-бегония» — всё это написано крупным, округлым каллиграфическим почерком ребёнка). От неё Джек узнает из первых уст об интеллектуальном равенстве женщин — принцип, который он усвоит и будет применять с энтузиазмом, и который позволит ему построить впечатляющую лабораторию во время нехватки подходящих мужчин, вызванной войной.
Когда Джеку было 8 лет, Джон Скотт привёл его на вечернюю лекцию о менделевской генетике — математическом объяснении того, как физические признаки передаются из поколения в поколение: почему одни братья и сёстры получаются блондинами, а другие — брюнетами; почему у одних горошин цветы фиолетовые, а у других — белые. Наука ещё не определила главного виновника — ДНК. Джек стал одержим этой передовой идеей. Наоми начала держать морских свинок после того, как стала бояться лошади после неприятного падения, и они стали использовать её тщательно выдрессированных пушистых «морских свинок» для проверки теорий распространения генов, а также мышей, ящериц, птиц и любых других быстро размножающихся животных, которых они могли раздобыть.
Вскоре на лужайке перед домом появился ковёр из 300 морских свинок, тщательно промаркированных, пронумерованных и разделённых проволочными ограждениями. Пищащих пушистых шариков специально разводили, наблюдали и документировали, чтобы молодые учёные могли сравнить узоры их витков и разноцветных пятен с математикой Менделя. Они использовали математику для описания закономерностей наследования у своих морских свинок в то время, когда большинство взрослых даже не подозревали о существовании подобных областей исследований. Благодаря этим исследованиям Джек Холдейн изучил статистику. Он узнал, что такое вероятность. Наоми говорит, что больше всего ей нравилось открывать клетки с мышами и позволять «милым шелковистым мышатам» бродить по ней, одетой в специальную голубую форму, предназначенную для ухода за мышами.
Когда Джеку было 13 лет, его отец проверял новую теорию, связанную с дайвингом. Джон Скотт считал, что у него есть новый метод, позволяющий обезопасить дайверов и избежать страшных «заломаев», более известных как декомпрессионная болезнь. Во время путешествия Джек рассчитал для отца таблицу логарифмов, и в качестве награды в последний день успешных испытаний Джон Скотт решил, что его сын должен совершить погружение.
Головастый мальчик выглянул из крошечного укреплённого окошка, прорезанного в боку металлической камеры, где ему нагнетали давление, чтобы проверить, выдержат ли его уши глубину, и посмотрел на горстку взрослых, наблюдавших за ним. Эта небольшая гипербарическая камера находилась на палубе корабля Королевского военно-морского флота, который переваливался на волнах у берегов Шотландии. Когда газ с шипением заполнил камеру, давление в баллоне повысилось, и Джек попрактиковался в движении челюстью и глотании, чтобы доказать взрослым, что он может открыть евстахиевы трубы и сбалансировать воздух в ушных каналах. Он благополучно достиг максимального давления и вернулся к нормальному, поверхностному давлению без вреда для здоровья. Когда дверь камеры распахнулась, мальчик осторожно выбрался на палубу в жаркую погоду позднего лета. Затем отец начал застёгивать на нём прочный холщовый костюм (по размеру взрослого человека). Моряки и другие исследователи наблюдали за происходящим.
Свободно поместившись в парусиновый костюм взрослого размера, Джек бороздил мутное морское дно в течение максимально допустимого времени. Холодная вода просачивалась сквозь уплотнения на запястьях, но он был слишком очарован вихрями грязи, поднимавшимися вверх вокруг его ног, и лучами солнечного света, плясавшими по воде, чтобы добровольно прекратить своё приключение. В конце погружения его вытащили из воды синим, слегка переохлаждённым и счастливым.
Именно благодаря этим экспериментам — тем, которые отец проводил на сыне, со странными газами и их воздействием — мальчик больше всего заинтересовался тем, что станет его работой в военное время: как дыхательные газы влияют на людей, находящихся под угрожающим давлением воды. Так Джек Холдейн стал наследником в ряду исследователей дыхательной системы, пытавшихся разгадать тайны человеческого тела, оказавшегося под давлением.
Когда часы пробили полночь, чтобы начать новый 1944 год, два сязисти прокрались по тёмным берегам пляжей Нормандии — пляжей, которые станут целью дня «Д». Во время второй вылазки эти связисты использовали миниатюрную подводную лодку, чтобы подобраться к берегу как можно ближе. Днём команда скрывала свою субмарину от нацистов, используя принципы лаборатории Холдейна, рециркулируя дыхательный газ, когда они скрывались на дне океана. Ночью они всплывали на поверхность и, добравшись до берега, собирали пробы песка, измеряли и наносили на карту местность. Они строили планы.
В течение 284 дней, вплоть до 28 января 1944 года, Джек — теперь уже Джей-Би-Эс — Холдейн, Хелен Спурвей и другие члены их научной лаборатории в закрытых стальных камерах в Лондоне поочерёдно проводили над собой эксперименты, общее количество которых составило не менее 611. В 438 из них Холдейн и Спурвей подвергали риску собственное тело. Когда их первоначальный заводской полигон, расположенный к востоку от Темзы со стороны Вестминстерского аббатства, пострадал от бомб люфтваффе, группа перенесла гипербарические камеры на север от города, очистила их от пыли и начала работу заново.
Группа генетиков открыла и доказала потрясающее количество принципов дайвинга, большинство из которых используются дайверами и сегодня. Они доказали, что добавление большего количества кислорода в воздух для дайверов безопасно и может снизить риск возникновения «заломаев». Они проверили, насколько глубоко дайверы могут дышать чистым кислородом без судорог, и доказали, что безопасные пределы под водой ниже, чем на воздухе. Они давали себе стимулирующие препараты, выдаваемые союзным войскам, и показали, что они не влияют на подводную деятельность. Они выяснили, что нужно для выживания в миниатюрных подводных лодках, как позволить людям жить в таких крошечных замкнутых объёмах, не задыхаясь.
К концу экспериментальной серии в январе британские спецназовцы использовали эти научные открытия, чтобы скрываться на миниатюрных подводных лодках у берегов определённых, вручную отобранных, строго засекреченных пляжей в Нормандии. Ко дню вторжения, 6 июня 1944 года, водолазы-амфибии использовали достижения той же науки, чтобы проверить те же воды на наличие боеприпасов и устранить препятствия вроде печально известных шестиконечных «ежей». Эти водолазы расширяли безопасные каналы высадки для всё увеличивающегося числа прибывающих кораблей, которые доставляли все больше и больше союзных войск для борьбы с Гитлером на материке. Благодаря научным разработкам группы Холдейна водолазам удалось добиться успеха, причём без единой жертвы. В конце войны Жак Кусто написал письмо Спурвей, Холдейну и остальным, поблагодарив их за то, что они приняли его в своей лаборатории и научили принципам выживания под водой.
Все эти достижения были похоронены под знаками «секретно» на протяжении двух поколений. Все они были достигнуты благодаря упорному труду, гениальности и самопожертвованию в ходе экспериментов, где учёные проводили испытания на себе.
Выдержка из книги «Барокамерщики: Нерассказанная история учёных, которые навсегда изменили спецоперации»
Habrahabr.ru прочитано 8995 раз
