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数学天才却因肤色和性别在NASA备受歧视,她以实力打脸,并见证NASA的追赶时刻

 太空与网络 2020-11-04

谨以此片、此文,向女科学家、女科技工作者及所有积极进取、坚韧不拔的女性致敬!

她是非裔女性,她是数学天才


她为NASA工作,在上个世纪中叶,电脑不如人脑的时代,她的职位名称是“Computers”,我们可以理解为“人形电脑”。

“West Computers”,凯瑟琳所属的有色人种“人形电脑”团队,专门为NASA进行复杂而重复度很高的计算工作。当时的美国仍然实行种族隔离制度,NASA也不例外。因此按照制度,她们不能从事等级更高的工作。

她因超凡的计算能力被破格调入太空计划小组(Space Task Group),成为美国载人航天核心团队的第一位黑人女性职员。

她亲手计算出火箭和飞船的飞行弹道及发射窗口,宇航员甚至说没有她的确认,将拒绝执行任务。

 

但牛人如她,却因种族隔离政策,在全是白人、几乎没有女性的工作场所备受歧视。

而她和有色族裔姐妹们,并没有对生活抱怨,或对不公命运愤懑,而是一如既往地热爱生活与工作,用自己的实际行动与能力改变周围人的看法。最终以实力打脸世俗,实现完美逆袭。

她是凯瑟琳·约翰逊(Katherine Johnson):美国物理学家与数学家。她最为人所知的成就是为NASA的阿波罗计划和水星计划进行轨道计算的工作。

1966 年,凯瑟琳·约翰逊在 NASA 工作

而根据她的真人真事改编而成的传记电影《隐藏人物》堪称2016年最燃、最励志影片,斩获14亿4千2百万美元票房,并获得第89届奥斯卡金像奖3项重量级提名(最佳影片/最佳女配角/最佳改编剧本)。

姑娘们反抗种族歧视的声音振聋发聩,她们的逆袭让人看得心潮澎湃。而美苏太空竞赛大背景下,NASA的成功逆袭则是影片隐藏的另一条主线。

卫网君今天就着这部电影,细说一下美国航天这段奋起追赶的历史。期间继续穿插我们天才女主的传奇经历,目的:让看过电影的人进一步了解航天事件,对熟悉航天事件的人安利一下电影。

NASA的追赶时刻

说起美国航空航天局,大家总觉得它是世界领先黑科技的代言词,好莱坞科幻电影中也潜移默化的传递着这种印象。然而除了航天爱好者,恐怕很少有人还记得,NASA成立初期曾有那么一段落后的时期。

“斯普特尼克时刻”与“水星计划”

冷战时期美苏在各个领域展开竞赛,导弹和航天领域作为国防关键领域,竞争更是达到了白热化。1957年10月4日,苏联成功发射了第一颗人造地球卫星“斯普特尼克一号”,对美国造成了巨大的震撼,被称为“斯普特尼克时刻”。为了追赶苏联人,美国迅速统合国内的航天资源,1958年7月29日正式成立了美国航空航天局(NASA)。

影片开头

警长本想盘查汽车趴窝的主角三人,最后却特意为她们开道、护送三人至NASA。他获知这三位为NASA工作,是一个白人对黑人女性施以善意的根本原因。这一剧情巧妙地点出了NASA追赶苏联人的时代背景。

苏联不仅抢先发射了第一颗人造卫星,由R-7洲际导弹发展而来的大运力运载火箭,也让苏联在载人航天领域占据先机。影片以“斯普特尼克四号”发射事件切入美苏太空竞赛。

“斯普特尼克四号”是苏联载人航天的“东方号”计划的第一艘无人飞船,而美国彼时还没有一艘飞船上天,这对习惯了科技遥遥领先的美国人来说,真是亚历山大。美国当然不甘落后,启动了著名的“水星”计划——美国的第一个载人航天项目,这也正是凯瑟琳·约翰逊等人为之努力奋斗、大放异彩的舞台。

“水星”计划以“水星”飞船命名,片中玛丽·杰克逊进入风洞时看到的正是“水星”飞船的全尺寸模型。

美国载人航天领域既有“阿波罗”计划和航天飞机的辉煌,也有国际空间站的成就,但美国迈向星辰之海的道路,却是从这个小小的2米高、1.9米直径的太空舱开始的。

美国为“水星”计划准备了7位宇航员,也就是著名的“水星七杰”。他们都是飞行员出身,经历了非同一般的训练。艾伦·谢泼德是其中的佼佼者,他成为美国第一个进入太空的人。

 

“水星七杰”历史合影

影片中的“水星七杰”们年轻而英俊,但真实的谢泼德出生于1923年,格伦出生于1921年,他们在上天前已经是接近40岁的中年大叔了。

宇航员约翰·格伦(左),照片是1962年2月20日格伦在宇宙飞船前拍摄的;影片中由格伦·鲍威尔(右)饰演约翰·格伦。

“水星”飞船必须落在预定的区域,这需要计算火箭何时发射。凯瑟琳·约翰逊正是这次任务弹道计算的功臣,这在影片中被戏剧性的体现。



2008年,凯瑟琳·约翰逊接受兰利中心采访时曾表示,NASA需要计算太空舱的发射时间,而她精于弹道计算。凯瑟琳根据需求的落点位置,逆向计算出了精确的火箭发射窗口。

最终艾伦·谢泼德乘坐的“自由七号”偏离预定落点只有5.6千米。

“水星”计划早期的飞行使用“红石”火箭发射,这是一种基于“朱庇特”液体中程弹道导弹的单级液体运载火箭,它无法完成将航天员送入近地轨道的重任。要完成近地轨道载人任务,需要更大的多级火箭,在后来的“水星”计划中使用的是“宇宙神(Atlas)”火箭。

“宇宙神”火箭源自美国的“宇宙神”液体洲际导弹,具备将“水星”飞船送入轨道的能力,但仍需要一段时间完成研制和测试。

苏联人率先进入太空

苏联人在载人航天上步步领先,1961年4月12日,尤里·加加林乘坐“东方一号”飞船进入太空,而且是进入近地轨道,而非简单的飞跃100千米高度的冯·卡门线。继“斯普特尼克时刻”后,苏联抢到进入太空第一人的荣耀,又给NASA一记重击。

早期航天竞赛的连续失败,带给NASA很大压力。为了渲染这种压力,影片中特意插入了“红石”火箭测试发射连续失败的镜头。

不过在真实的历史中,虽然“红石”火箭飞行测试失败不少,但加加林上天到谢泼德发射之间的一个月里,NASA只有一次“水星-宇宙神三号”任务,这次任务是受加加林成功飞入太空事件的刺激而实施的,这是一次无人轨道发射,相当于美国的“斯普特尼克四号”任务。可惜屋漏偏逢连夜雨,火箭发射后7分多钟就失败了。

美国人的追赶

美国急需挽回颜面,为此不得不降低任务难度,进行了一次亚轨道载人飞行来应急。

美国人关键时刻从来不缺乏牺牲精神,作为一部主旋律影片,《隐藏人物》中也特意刻画了“水星七杰”不畏艰险的一幕。

1961年5月5日,艾伦·谢泼德乘坐名为“自由七号”的水星飞船,由“红石”火箭发射升空并顺利返回,这次“水星-红石三号”任务大获成功,影片主角凯瑟琳·约翰逊在火箭弹道计算中发挥了关键作用。

然而这次任务只是一次亚轨道飞行,“自由七号”水星飞船最大飞行高度约188千米,飞行距离不过约487千米,也难怪苏联领导人赫鲁晓夫将这次发射嘲笑为“跳蚤的一跃”。

同年6月21日,“水星七杰”中的维吉尔·格里森搭乘“自由钟七号”水星飞船又进行了一次亚轨道飞行。同时,“宇宙神”火箭的测试也相当顺利,“水星-宇宙神四号”和“水星-宇宙神五号”无人任务先后成功,进行了类似苏联“斯普特尼克四号”的无人轨道飞行试验。1962年,NASA决定进行首次载人轨道飞行,赶超苏联尤里·加加林的标杆。

亚轨道飞行的轨道计算比较简单,而进入地球轨道的飞行任务,轨道计算要复杂得多。轨道发射同样需要计算发射窗口——根据发射中心的位置和美国海军提供的回收落点区域,以及飞船的预定轨道,精确地计算飞船点火制动的时刻和位置,是任务中最大的难点之一。

影片中对这一情节进行了着重描述,不过为了照顾观众的知识水平,无意中抹黑了NASA的工程师,把他们描写为缺乏轨道计算基础常识的外行。

借被黑的NASA工程师之口,影片向观众通俗易懂地介绍了飞船返回时点火制动的难点——要把椭圆形环绕地球的轨道,变为抛物线形返回地球的轨道,需要精确地在恰当的时间和位置进行反推制动减速,而且减速的速度不能太小,否则不过是进入(近地点更低的)另一个椭圆轨道;但也不能太大,那样飞船会大倾角一头扎入大气层,快速闯入稠密大气进而直接烧毁。

一群NASA顶尖专家如同大学课堂一般进行讨论,这画面太美我不敢看。

轨道飞行的飞船必须精确地、在正确的时间、施加精确的减速,才能安然无恙地返回预定海域降落,凯瑟琳·约翰逊正是在这个舞台上大显身手。

恰逢此时NASA引入了高速的电子计算机进行轨道计算,影片中也提到了IBM公司的计算机到来的剧情。

当时的黑科技IBM计算机体型太庞大,居然遇到进不了门的尴尬,最后NASA只好把门拆了。

IBM机器初来乍到,没有人会使用,这样一个庞然大物只能白白放在那里,真令人着急。后来让这个大家伙运转起来的,正是凯瑟琳的好友,另一位黑人女科学家。

这次任务的宇航员是约翰·格伦,飞船则命名为“友谊七号”。本次飞行首次使用计算机来计算飞船弹道。但临发射之前,计算机出现错误,导致保守的约翰·格伦不愿意冒险。凯瑟琳·约翰逊作为轨道计算的天才已经声名远扬,格伦非要她重复计算一遍数据才放心上天。

这样曲折的影片剧情设定正好和事实相反:虽然格伦不信任计算机,要求凯瑟琳验算计算机算出的弹道是否正确,但凯瑟琳只是验算证实了计算机数据的正确性后放行。1962年2月20日,格伦成为美国第一个实现轨道飞行的宇航员。

凯瑟琳·约翰逊此后继续服务于NASA,参与计算了阿波罗11号飞船前往月球的轨道;阿波罗13号飞船遇险后的返回轨道计算中,她和她的团队也作出了卓越的贡献。

NASA正是在这一大群奋发向上的英才的努力下,摆脱了落后于苏联的被动局面,在“双子星”计划实现超越,最终在登月竞赛中实现逆袭,赢得了彻底的胜利。

文章的开头曾经提到,凯瑟琳在工作中面临不少种族歧视的情况。例如影片中大段情节围绕她花费大量时间上、从东区跑到西区、去有色人种专用卫生间而展开。

但事实上这是电影的艺术加工,这些遭遇其实发生在她的好友玛丽·杰克逊身上。而影片中,听到凯瑟琳委屈哭诉后、白人“好上司”愤而砸掉“有色人种专用铭牌”,也都是子虚乌有的情节。(然而工作地、卫生间、就餐等实施种族隔离是真实存在的。)

真实的历史上,凯瑟琳·约翰逊作为给格伦上天把关,被誉为NASA最强大脑之一的奇女子,这样一个不曾为重力所束缚的灵魂,又怎么会是默默忍受种族歧视的人呢。忍气吞声、拼苦比惨来博同情,不是她的风格。

凯瑟琳·约翰逊本人曾说:“在NASA我没有感受到种族歧视,因为每个人都在做研究。你有一个使命,你必须完成它,而且对你来说做你的工作非常重要,还有午餐要玩造桥游戏。我感受不到任何种族歧视。我知道它存在那,但我感受不到。”

她从来只去白人专用卫生间(一开始是因为太迷糊,因为东区没有有色人种卫生间,而白人卫生间并无特殊标识,所以我们的天才女士并没有意识到,直接就用了白人卫生间。而后来意识到了,霸气地依旧继续使用就是了)。

作为弹道计算的天才,她有这样恃才放旷的能力和资格,种族隔离的时代也无法压制她的光辉和反抗,或许也只有处于艰难时刻的NASA,能放手给她这样的支持。

凯瑟琳在 NASA 工作了 33 年,于 1986 年退休;她说她深深热爱在那里工作的每一天。2015 年,奥巴马授予凯瑟琳总统自由奖章。2016 年,凯瑟琳被 BBC 选为“全世界 100 名最有影响力的女性”之一。NASA建造了“凯瑟琳·G·约翰逊计算大楼”,来纪念她在载人航天中做出的开创性贡献。NASA 为她撰写的传记如此结尾:

如果没有你,NASA 不会成为今天的模样。

奥巴马为凯瑟琳·约翰逊戴上总统奖章。

98岁的凯瑟琳老人,与三位女演员一同登上第89届奥斯卡金像奖颁奖典礼的舞台上。

乐高公司即将推出“Women of NASA”玩具套装,纪念NASA历史上的重要女性。其中一个角色就是凯瑟琳·约翰逊。这套极具纪念价值的玩具预计在今年年末或者2018年初上市。

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