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2019-03-08 12:11
她是NASA的“人类计算机”,也是真正的航天英雄

本文来自:我是科学家iScientist(ID:IamaScientist),作者:鞠强,编辑:Yuki


2017年,在第89届奥斯卡奖颁奖典礼上,《月光男孩》和《爱乐之城》成为最大赢家,而入围最佳影片的《隐藏人物》(Hidden Figures)最终一无所获。不过,这部电影却为我们揭开了一段尘封多年的往事,也让很多人第一次知道凯瑟琳·约翰逊(Katherine G. Johnson)这个名字。


这部电影根据作家玛格特·李·谢特利(Margot Lee Shetterly)的同名非虚构小说《隐藏人物》(Hidden Figures: The Story of the African-American Women Who Helped Win the Space Race)改编而成,讲述了20世纪50年代到60年代三位在美国国家航空航天局(NASA)工作的黑人女性工程师玛丽·杰克逊(Mary Jackson)、凯瑟琳·约翰逊和多萝西·沃恩(Dorothy Vaughan)的故事[1]。


她们都是真实存在的人物,但正如题名“隐藏人物”所暗示的那样,她们都曾经默默无闻,不被外界所知。三人当中戏份最多的凯瑟琳·约翰逊目前已经是一位百岁老人,是一位见证了人类航天时代的传奇女性。


电影《隐藏人物》海报。从左至右分别为玛丽·杰克逊、凯瑟琳·约翰逊和多萝西·沃恩。图片来源:参考资料[1]


与种族隔离斗争


1918年8月26日,凯瑟琳出生在美国西弗尼吉亚的白硫磺泉镇(White Sulphur Springs),这一天也是美国的妇女平等日(Women's Equality Day)。这也许只是个巧合,但追求平等的信念却真的在凯瑟琳身上打上了深深的烙印[2]。


她在很小的时候就对数字充满兴趣,学生时代就展现出很高的数学天赋。但是,凯瑟琳成长在种族隔离制度尚未被废除时期的美国,在她家乡的学校,非洲裔美国孩子只能读到八年级。她的父母不得不带她离开家乡,把她送进校园位于西弗吉尼亚州立学院(现为西弗吉尼亚州立大学)的中学就读[2]。


她开始读中学的时候只有10岁,又因为成绩好而跳级,所以在14岁的时候就进入西弗吉尼亚州立学院读大学。她如饥似渴地学习数学,修读了学院开设的所有数学课程。有位非洲裔美国数学教师甚至单独为凯瑟琳增加了新的数学课程[3]。


1937年,18岁的凯瑟琳以优异的成绩毕业,获得了数学和法语的学位。随后,她到一所黑人公立学校任教。1939年,在和第一任丈夫詹姆斯·戈布尔(James Goble)结婚后,她离开教学岗位,开始研究生课程的学习。


当时,美国最高法院要求各州向黑人学生提供同白人学生一样的接受高等教育的机会,各州要么为黑人学生建立新的学院和大学,要么允许他们进入此前只招收白人学生的大学。在这个契机下,凯瑟琳被选为首批进入西弗尼吉亚大学学习的三名黑人学生之一,也是其中唯一的女性[2]。


不过,一年之后,凯瑟琳由于怀孕退出了这个课程的学习,并把精力集中于家庭。后来,当她的三个孩子逐渐长大后,她重操旧业,开始教书。


在NASA崭露头角


1952年,凯瑟琳的一个亲戚告诉她,美国国家航空咨询委员会(NACA)兰利研究中心(Langley Research Center)一个全部由黑人组成的西区计算部门(West Area Computing)正在招人,于是凯瑟琳和丈夫决定去试试。兰利研究中心位于美国弗吉尼亚州的汉普顿,《隐藏人物》的作者玛格特从小就在那里长大,而当时这个部门的负责人正是《隐藏人物》的另一个主角多萝西·沃恩[3,4]。


NACA是NASA的前身,成立于1915年。在电子计算机发明之前,大量复杂的工程计算都是由人工完成和核对的。NACA从1935年开始雇佣女性来从事枯燥乏味又要求精确度的风洞试验结果的测量和计算工作。当时,这份工作被称为“Computer”(计算师,和计算机是同一个单词,当时还没有现代意义上的“计算机”)。二战时,NACA将聘用的范围扩大到非洲裔美国女性。战争结束后,NACA保留了这个传统。而到了20世纪50年代初期,美国已经将目光投向太空,因此需要大量进行太空研究计算的计算师[5]。


1953年夏天,凯瑟琳进入NACA工作。在那样一个时代,凯瑟琳在由白人男性主导的NACA工作无疑受到来自性别和种族的双重歧视。在她刚开始工作的时候,NACA还存在非常严格的隔离制度,以凯瑟琳为代表的黑人女性员工只能使用“隔离办公区”和“隔离卫生间”,她们只能在餐厅中摆放有“colored computers”(有色人种计算师)标志的位置上用餐。


成立之初,NASA不允许女性在参与完成的报告上署名。1960年,凯瑟琳和同事泰德·斯科宾斯基(Ted Skopinski)一起撰写一份报告,而泰德却打算离职去休斯顿。他们的主管要求泰德完成这份报告,泰德却告诉他:“凯瑟琳可以完成这份报告,反正她已经完成了绝大部分工作。”主管别无选择。


最终,凯瑟琳完成了这份报告,并且在上面署名,这也是她所在的飞行研究部门(Flight Research Division)第一次有女性在研究报告上署名[6]。


凯瑟琳和泰德合作的报告封面。图片来源:参考资料[7]


将精确做到极致


凯瑟琳在入职的时候只是一位计算师,但最终她用自己出色的工作证明,她甚至比计算机更值得信赖。


凯瑟琳在NASA,摄于1966年。图片来源:参考资料[8]


她曾为美国第一位航天员艾伦·谢泼德(Alan Shepard)的太空之旅计算飞船飞行的轨道和发射窗口,帮助美国在太空时代打响头炮。1961年5月5日,艾伦·谢泼德搭乘红石火箭(Redstone Rocket)进入太空,成为美国第一位也是人类历史上第二位进入太空的宇航员(苏联人加加林在1961年4月12日刚刚成为人类航天第一人)[9]。


凯瑟琳最为人称道的故事发生在1962年。那一年,美国航天员约翰·格伦(John Glenn)将搭乘友谊7号(Friendship 7)执行美国首次环绕地球的太空飞行任务[10]。这样的飞行要求必须搭建起一个全球性的通信网络,将世界各地的追踪站连接到位于华盛顿、卡纳维拉尔角和百慕大的IBM公司的电子计算机中。


轨道方程被事先输入到电子计算机中,这样电子计算机就能控制友谊7号从发射到溅落的整个飞行过程。但是,由于那时电子计算机刚刚在太空任务中投入使用,航天员对电子计算机还有些担心,特别是担心计算机出现一些小问题或者是遭遇停电事故,自己的生命可能会受到威胁[3]。


因此,作为出发前准备工作的一部分,格伦要求凯瑟琳使用桌上的机械计算机把编程进电子计算机的方程重新手动演算一遍,以确保万无一失。这个细节在电影《隐藏人物》中也有忠实于历史的还原。当时格伦这么说的:“让这位女士核对一下数字,如果她说数字没问题,我就准备出发。”(Get the girl to check the numbers... If she says the numbers are good...then I'm ready to go.)[3]


格伦的任务最终取得了成功,而在美国和苏联的太空竞赛中,这次成功也成为一个转折点。


凯瑟琳在美国的登月计划中也发挥了重要作用。比如,她参与了1969年阿波罗11号登月计划的轨道计算工作。与此同时,凯瑟琳还要为航天员绘制备用导航图,以备出现电子故障时所需,而这样一项工作在一次航天事故中显出了巨大的价值。


1970年,阿波罗13号在飞往月球的过程中发生爆炸,被迫中止任务返回地球。在这个过程中,凯瑟琳的后援工作帮助飞船中的航天员找到了回到地球的安全路线。40年后,当凯瑟琳回忆起这段往事时,她说到:“每个人都关注他们到达月球,而我们关心他们能够成功返回。”[2]


此后,凯瑟琳还参与了美国的航天飞机项目和地球资源卫星项目。在兰利研究中心工作33年后,凯瑟琳在1986年从NASA退休。


不再隐藏的人物


虽然在NASA工作期间,凯瑟琳的名字对于公众来说非常陌生,但是她的工作最终还是被越来越多的人所知晓,并且获得了一系列的荣誉。


2015年,凯瑟琳获得由时任美国总统奥巴马颁发的总统自由勋章(Presidential Medal of Freedom),以表彰她为推动美国航天事业和人权事业进步做出的卓越贡献,这也是美国政府授予美国平民的最高荣誉[5]。


凯瑟琳获颁总统自由勋章。图片来源:参考文献[5]


2016年5月5日,兰利研究中心建成了面积为3700平方米的“凯瑟琳·约翰逊计算研究中心”,这一天也是艾伦·谢泼德那一次历史性飞行的55周年纪念日。2017年9月22日,研究中心正式启用,凯瑟琳也出席了揭幕仪式[2]。


2017年11月,乐高公司曾经发布一款名为“NASA的女性”(Women of NASA)的套装,原始方案包含5位女性科学家,其中就包括凯瑟琳。但是,由于凯瑟琳不同意自己的形象出现在这款产品中,所以最终乐高发布的产品中就只有其他4位[11]。



乐高公司“NASA的女性”套装最初的设计方案,最右侧是后来未正式发布的凯瑟琳的形象。背景是阿波罗登月舱。照片摄于美国史密森国家航空航天博物馆。图片来源:参考文献[11]


不过,到了2018年,经过凯瑟琳的授权,美泰公司在一个名为“鼓舞人心的女性”(Inspiring Women)的芭比娃娃系列产品中加入了凯瑟琳的形象[12-13]。


凯瑟琳在芭比娃娃中的形象。图片来源:参考资料[13]


凯瑟琳已经见证了一个世纪的风云变幻。在这100年里,世界发生了翻天覆地的变化,歧视并未完全消失,而人类在探索太空的征途上已经越走越远。她曾经隐藏在历史的深处,却也是真正的英雄。她身上对平等的追求和对未知的渴望始终散发着光芒,指引着后人前进的方向。而这样的光芒,永远不会被隐藏。


参考资料:


[1]https://www.imdb.com/title/tt4846340/

[2]https://en.wikipedia.org/wiki/Katherine_Johnson

[3]https://www.nasa.gov/content/katherine-johnson-biography

[4]https://en.wikipedia.org/wiki/Margot_Lee_Shetterly

[5]https://www.nasa.gov/feature/katherine-johnson-the-girl-who-loved-to-count

[6]http://www-history.mcs.st-and.ac.uk/Biographies/Johnson_Katherine.html

[7]https://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/19980227091.pdf

[8]https://www.nasa.gov/langley/100/launching-the-space-race-katherine-johnson

[9]https://en.wikipedia.org/wiki/Alan_Shepard

[10]https://en.wikipedia.org/wiki/John_Glenn

[11]https://airandspace.si.edu/stories/editorial/women-nasa-lego-prototype-joins-collection

[12]https://www.dailypress.com/entertainment/dp-fea-katherine-johnson-barbie-20180306-story.html

[13]https://barbie.mattel.com/shop/en-us/ba/inspiring-women-series/barbie-inspiring-women-series-katherine-johnson-doll-fjh63


本内容为作者独立观点,不代表虎嗅立场。

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