隐藏人物——凯瑟琳·约翰逊

原创：牧夫天文

撰稿：尼安吉

校对：王婧彧 王茸 张砚斌

美编：崔郁

后台：库特莉亚芙卡 李子琦

隐藏人物——凯瑟琳·约翰逊

（credit：NASA）

初出茅庐

1918年8月26号，在西弗吉尼亚州的一户人家里，一名黑人女婴降生了。她的父母为她取名凯瑟琳。不同于普通孩子，小凯瑟琳天资聪慧，而且似乎对于数字有着非同一般的热情。她从小就着迷于数数——她计算教堂有多少级台阶，计算自己洗了多少碗碟，计算自己回家的路上走了多少步……而她的过人才智也在进入学校后逐渐开始显现——年仅十岁的凯瑟琳已经是一名高一新生了。在当时大部分黑人孩子都无法完成初中教育的美国，这已经是一项了不起的成就。而对于凯瑟琳来说，这才是她传奇人生的开始。

为了让自己的孩子接受更好的教育，明智的父母选择陪凯瑟琳搬家到几百公里以外的地方。在这里，凯瑟琳更是将她对于数学独特的敏感性发挥到了极致，在18岁时就从西弗吉尼亚州立大学毕业并取得数学专业学位。而年少有为的凯瑟琳，毕业后却选择在一所普通的公立中学任教，并且结婚生子成为了一名家庭主妇。南北战争后的美国，黑人虽已不是任人摆布的奴隶，但种族隔离制度依然在社会盛行。在这种情况下，凯瑟琳确实也没有太多的选择。

契机

一晃十几年过去，事情终于在她35岁的这一年有了转机。

二战后的世界格局被重新洗牌，两大阵营的冷战缓缓拉开序幕。在陆地和海洋上轰轰烈烈的军备竞赛过后，苏联悄悄地将目标转向了头顶上方的世界。这一举动给正在暗暗较劲的美国敲响了警钟——在这场没有硝烟的战争中，控制地球轨道空域不仅象征着权利，更是保证自己国家不用担心随时被核弹袭击的屏障。而这样的重任就落在了美国军方和NACA（NASA前身）的肩上。也是在这时，凯瑟琳作为一名“computer”加入了NACA的兰利实验室。在上个世纪50年代，电脑这个概念还不被人们知晓，而“computer”这个词也仅仅代表“负责计算的人”这一职务，换句话说就是计算员。将一个物体从地面送上太空可不是一件容易的事，其中包括了大量的物理原理和复杂计算——流体力学、空气动力学、解析几何、坐标转换……一个问题的计算少则一面黑板，多到写满几十页A4纸也不足为奇。在没有电脑的日子里，这样的繁复的工作只能靠人手来完成。为了解决如此庞大的工作量，NACA则“破天荒”地招募了一批女性，包括黑人女性，来完成这项工作，而这也给了凯瑟琳一个大展身手的机会。

（credit：NASA）

阻力重重

NACA的工作并没有想象中的那样顺利。并不是因为凯瑟琳的能力无法胜任，而是因为她的性别和肤色。1954年，虽然美国最高法院已经在公立学校中做出了种族隔离违宪这样有利于有色人种的裁决，但因为各州独立的立法和司法权，西弗吉尼亚州并不理会最高法院的意见。此时的NACA里，凯瑟琳和其他的黑人女性们一起被分配在西园区的一栋办公楼里，有特设的“有色人种卫生间”“有色人种茶壶”等等，一切都是被区别开的，而白色皮肤的美国人也从心里认为他们和黑人是不一样的。

随着苏联第一颗人造卫星发射升空，美国方面启动了“水星计划”作为回击。而1961年加加林作为第一位成功进入太空的人类，更是给了美国当头一棒，促使美国加快了载人航天的步伐，也就是水星计划中关键的“自由7号”载人飞船任务。

拥有出色代数和几何计算能力的凯瑟琳被抽调进入太空任务组，协助进行自由7号任务的轨道分析。可当她捧着一盒文件走入办公室的时候，向她投来的却是一屋子白人男性异样的审视——他们不怎么相信一个女人，尤其是一个黑人女性来监督和核算他们的工作，这怎么可能呢？于是在刚开始的这段日子里，凯瑟琳拿到的计算数据经常被整段涂黑——因为那是她没有权限看到的“机密数据”；她在办公室里有一个单独的“有色人种咖啡壶”，但是经常没有咖啡；在这栋楼里并没有供她使用的“有色人种卫生间”，于是每次她不得不跑到几百米外的西区办公楼里上厕所；她没有权利在报告上署自己的名字，尽管是她完成了绝大部分的计算和核对工作……

然而就是在这种条件下，凯瑟琳依然坚持着用自己出色的能力完成着许多NASA（此时NACA已更名）工程师都觉得头疼的计算。终于在同年5月，NASA用红石-3运载火箭将搭载着宇航员谢泼德的自由7号飞船成功送上了天空。

《隐藏人物》电影剧照

大展身手​

虽然自由7号搭载着人类上了天空，但这只是美国在苏联的压力下被迫提早完成的一次“载人航天”，各方面的准备和经验都不充分。事实上，这次任务严格意义上都不能算做一次航天任务。它的高度仅仅处于亚轨道，还没有到达卫星的最低飞行高度，而飞行器也并没有依靠向心力和速度进行绕地圆周运动，仅仅是一次持续了15分钟左右的“抛物线运动”，就像把一颗网球扔到很高很高再掉下来一样。因此，美国迫切的需要一次真正的地球轨道飞行任务来证明自己的实力。

为了实现这一点，NASA紧接着开始了“友谊7号”飞船任务。这次NASA还引进了IBM数据处理系统，一台在当时非常先进但现在看来却十分原始的电脑。虽然这台电脑大到需要占满一个房间和二十多个人操作，还经常出现问题，但它每秒24000次的算力还是远远超过了人脑计算所能及的范围。

IBM数据处理系统

（credit：NASA）

此时的凯瑟琳还在做着轨迹分析的任务。她需要准确计算友谊7号完成轨道绕行后变轨再入地球的时机和角度。角度太大，返回舱有过热燃烧的风险；角度太小，飞行器就被甩出地球引力的控制范围再也无法返回。为了保障宇航员的生命安全，她需要做到分毫不差。在此基础上，她还需要预测返回舱着陆地点的经纬度，以便救援人员回收返回舱和宇航员。

时间来到发射窗口，一切人员和设备都已经到位。可此时NASA的工程师们却发现IBM在几天之内的模拟计算得到了不同的结果。鉴于当时机器的不可靠性，工程师们一时间也不知道应该相信哪次结果，亦或是全都不信、终止发射。而就在紧要关头，执行本次任务的宇航员格林提出了一个要求：“把那个女孩叫来验算一遍。如果她说没有问题，那我就准备好出发了。”而他口中的这位女孩，就是凯瑟琳。凯瑟琳再次手动核算了所有数字，并把结果反馈给飞行控制中心，而她的结果甚至比IBM还多出了几位精度。

倒数，点火，发射。友谊7号搭载着格林飞向了太空。虽然飞船仅仅完成了3圈绕地飞行就遭遇故障不得不提前返回，但它还是精准地降落在凯瑟琳计算出的经纬度范围内。美国证明了自己，凯瑟琳也证明了自己。

水星计划的两次任务为之后的阿波罗登月计划奠定了坚实的基础，而凯瑟琳也继续为NASA工作。此后的十几年间，NASA和全美社会逐渐废除了种族隔离制度的各种条条框框，有色人种的能力和地位逐渐得到认可。

而在这场世界瞩目的平权运动中，凯瑟琳·约翰逊并没有走上街头倡议呐喊。她坐在NASA的办公室里，隐藏在一摞摞稿纸、一块块黑板之后，用自己的智慧和结果向所有人证明了和她一样具有同样特征的女性、和她一样拥有相同皮肤的黑人同胞，完全具有在前沿领域带领人类一步步探索未知的能力。和凯瑟琳一样的几十位黑人女性计算员的“幕后工作”，所作出的贡献并不局限于将人类送出了地球、送上了月球，更在于她们用自己的力量打破了整个社会固有的思维与偏见，让后来同样的人们有机会生活在一个更加自由而平等的世界。

2017年，根据凯瑟琳·约翰逊及其他黑人女性NASA工作人员经历改编的电影《隐藏人物》（Hidden Figures）上映，将这群“隐藏人物”不平凡的故事摆在了舞台中央的聚光灯下。

后记：

就在上周，这位101岁的NASA功勋元老离世。谨以此文致敬凯瑟琳·约翰逊为人类航天及平权事业所做出的卓越贡献。

（credit：Universetoday）

主要参考文献：

1.https://www.universetoday.com/145143/the-life-of-katherine-johnson-shows-that-hidden-figures-are-important-to-history/#more-145143

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

3.https://www.nasa.gov/image-feature/celebrating-the-life-and-career-of-katherine-johnson

4.https://www.nasa.gov/mission_pages/mercury/missions/overview-intro.html

5.https://history.nasa.gov/SP-4001/p3a.htm

6.https://en.wikipedia.org/wiki/Katherine_Johnson

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两个半球的夜空

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