凯瑟琳·约翰逊

凯瑟琳·约翰逊:校准计算机的女性

1962年2月,约翰·格伦(John Glenn)正准备成为首位环绕地球飞行的美国宇航员,但他不信任那些计算出轨道方程的IBM机器。“把那个女孩叫来,”他告诉工程师,只要她确认了数字,他就飞行。“如果她说没问题,”约翰逊记得他曾这样说,“那我就出发。”那个女孩就是43岁的数学家凯瑟琳·约翰逊,她拿过机器的输出结果,手工重新计算了所有方程。

一个计数神童

约翰逊于1918年8月26日出生在西弗吉尼亚州的怀特苏尔弗斯普林斯(White Sulphur Springs)。她的数学才能很早就显露出来,且无法被忽视;她比同龄人提前好几年修完了学业。13岁时,她已在西弗吉尼亚州立学院的校园里读高中。18岁时,她正式进入该学院就读。

导师与学位

在西弗吉尼亚州立学院,她师从W. W. 谢菲林·克莱特(W. W. Schieffelin Claytor)博士,他是第三位获得数学博士学位的非裔美国人,他认可了她的才华并因材施教。她于1937年以最高荣誉毕业,拥有数学和法语学位。

1939年,西弗吉尼亚州选中了约翰逊和两名男性,使他们成为该州研究生院首批非裔学生。她进入西弗吉尼亚大学攻读数学研究生课程,但仅待了一个学期就为了与第一任丈夫詹姆斯·戈布尔(James Goble)组建家庭而离开。这是记录中较为安静的损失之一:最有天赋的数学家因与数学无关的原因而退学。当三个女儿长大后,她回到弗吉尼亚州的一所非裔公立学校教书,直到1952年。

兰利,1953年

1953年夏天,约翰逊加入了美国国家航空咨询委员会(NACA)兰利实验室的全非裔“西区计算组”,这是一群被称为“计算机”的女性计算团队。该部门由多萝西·沃恩(Dorothy Vaughan)领导。约翰逊在那里待了两周,随后被永久分配到飞行研究部门的机动载荷处,负责分析飞行测试数据并调查由尾流湍流引发的坠机原因。

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1957年人造卫星(Sputnik)发射时,她的计算成果被纳入了《空间技术札记》(Notes on Space Technology)一书。1960年,她与工程师泰德·斯科平斯基(Ted Skopinski)共同撰写了《为将卫星置于选定地球位置而确定的燃尽方位角》(Determination of Azimuth Angle at Burnout for Placing a Satellite Over a Selected Earth Position)——这是飞行研究部门首次有女性在研究报告中获得作者署名。她总共撰写或合著了26篇此类报告。

自由7号与友谊7号

1961年5月,她为艾伦·谢泼德(Alan Shepard)的“自由7号”(Freedom 7)进行了轨道分析,这是美国首次载人航天飞行。次年2月,格伦的任务及那次手工校验发生了,这成了她一生中最常被复述的轶事。“友谊7号”(Friendship 7)飞行成功,标志着美国与苏联竞争的一个转折点。

阿波罗及之后

约翰逊本人并未将格伦的任务视为自己最重要的工作。她反倒指出,是那些帮助阿波罗登月舱与指令服务舱在月球轨道上同步的计算——即交会对接问题,决定了机组人员的生存和1969年着陆的成功。她后来参与了航天飞机及地球资源技术卫星(后来的陆地卫星计划,即Landsat)的工作。

她在兰利工作了33年后,于1986年退休。她对这段时期的总结一如既往地平实:“我热爱每天的工作。”2015年,97岁高龄的她从巴拉克·奥巴马(Barack Obama)总统手中获颁总统自由勋章。她于2020年2月24日去世,享年101岁。美国国家航空航天局(NASA)局长吉姆·布里登斯汀(Jim Bridenstine)称她为“美国英雄”,其“先驱遗产将永不被遗忘”。

为什么凯瑟琳被称为天才

她的天赋具体且可证明:将解析几何应用于轨道力学有着卓越的造诣,并具备工程师比机器更信任的抗压准确性。最后一点是核心。1962年,电子计算机尚属新事物,其输出结果令人怀疑,解决疑虑的方法就是将问题交给一个人,并接受她的答案。历史上很少有数学家被视为机器的权威校验者,且还是在人命关天的前提下。她的早慧也是真实的——跳级、13岁读高中、19岁获得双学位,她的坚持也是如此:她在1939年冲破了种族隔离的研究生院,二十年后成为该部门首位被署名为作者的女性。

坦诚的对比同样重要。约翰逊并没有发明新的数学,她以非凡的精确度应用了现有的天体力学,并且是在一个由高能力人士组成的大型团队中工作,其中许多也是计算池中的女性,她们的名字远未为人所知。大众版本的叙事受书籍和2016年电影《隐藏人物》(Hidden Figures,塔拉吉·P·汉森饰演)的影响,将多年的集体工程压缩为几个戏剧性场景,不可避免地夸大了单张办公桌的作用。她的名声是在90多岁时才到来的,在她身上使用“天才”一词,部分是为了弥补长期以来的历史沉默,而非描述某种智力奇点。约翰逊自己的偏好——引用阿波罗交会对接计算而非格伦的故事——表明她非常清楚其中的区别。

遗产

约翰逊的数据被嵌入了首批离开大气层的美国人以及首批离开地球轨道前往月球的飞行路径中。她更广泛的遗产是摧毁了一种假设:航天计划的智力工作属于白人男性,而其他人只是辅助人员。此后,美国国家航空航天局以她的名字命名了一些设施,“隐藏人物”这一短语已进入语言词汇,用来描述她那样的人——不可或缺、未被署名,且最终无法从历史叙事中抹去。

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