周一 · 知古通今| 周二 · 牧夫專欄
周三 · 太空探索 |周四 · 觀測指南
周五 · 深空探測 |周六 · 茶餘星話 | 周日 · 視頻天象
撰稿：尼安吉
校對：王婧彧 王茸 張硯斌
美編：崔鬱
後臺：庫特莉亞芙卡 李子琦
隱藏人物——凱薩琳·詹森
（credit：NASA）
初出茅廬
1918年8月26號，在西維吉尼亞州的一戶人家裡，一名黑人女嬰降生了。她的父母為她取名凱薩琳。不同於普通孩子，小凱薩琳天資聰慧，而且似乎對於數字有著非同一般的熱情。她從小就著迷於數數——她計算教堂有多少級臺階，計算自己洗了多少碗碟，計算自己回家的路上走了多少步……而她的過人才智也在進入學校後逐漸開始顯現——年僅十歲的凱薩琳已經是一名高一新生了。在當時大部分黑人孩子都無法完成初中教育的美國，這已經是一項了不起的成就。而對於凱薩琳來說，這才是她傳奇人生的開始。
為了讓自己的孩子接受更好的教育，明智的父母選擇陪凱薩琳搬家到幾百公裡以外的地方。在這裡，凱薩琳更是將她對於數學獨特的敏感性發揮到了極致，在18歲時就從西維吉尼亞州立大學畢業並取得數學專業學位。而年少有為的凱薩琳，畢業後卻選擇在一所普通的公立中學任教，並且結婚生子成為了一名家庭主婦。南北戰爭後的美國，黑人雖已不是任人擺布的奴隸，但種族隔離制度依然在社會盛行。在這種情況下，凱薩琳確實也沒有太多的選擇。
契機
一晃十幾年過去，事情終於在她35歲的這一年有了轉機。
二戰後的世界格局被重新洗牌，兩大陣營的冷戰緩緩拉開序幕。在陸地和海洋上轟轟烈烈的軍備競賽過後，蘇聯悄悄地將目標轉向了頭頂上方的世界。這一舉動給正在暗暗較勁的美國敲響了警鐘——在這場沒有硝煙的戰爭中，控制地球軌道空域不僅象徵著權利，更是保證自己國家不用擔心隨時被核彈襲擊的屏障。而這樣的重任就落在了美國軍方和NACA（NASA前身）的肩上。也是在這時，凱薩琳作為一名「computer」加入了NACA的蘭利實驗室。在上個世紀50年代，電腦這個概念還不被人們知曉，而「computer」這個詞也僅僅代表「負責計算的人」這一職務，換句話說就是計算員。將一個物體從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複雜計算——流體力學、空氣動力學、解析幾何、坐標轉換……一個問題的計算少則一面黑板，多到寫滿幾十頁A4紙也不足為奇。在沒有電腦的日子裡，這樣的繁複的工作只能靠人手來完成。為了解決如此龐大的工作量，NACA則「破天荒」地招募了一批女性，包括黑人女性，來完成這項工作，而這也給了凱薩琳一個大展身手的機會。
（credit：NASA）
阻力重重
NACA的工作並沒有想像中的那樣順利。並不是因為凱薩琳的能力無法勝任，而是因為她的性別和膚色。1954年，雖然美國最高法院已經在公立學校中做出了種族隔離違憲這樣有利於有色人種的裁決，但因為各州獨立的立法和司法權，西維吉尼亞州並不理會最高法院的意見。此時的NACA裡，凱薩琳和其他的黑人女性們一起被分配在西園區的一棟辦公樓裡，有特設的「有色人種衛生間」「有色人種茶壺」等等，一切都是被區別開的，而白色皮膚的美國人也從心裡認為他們和黑人是不一樣的。
隨著蘇聯第一顆人造衛星發射升空，美國方面啟動了「水星計劃」作為回擊。而1961年加加林作為第一位成功進入太空的人類，更是給了美國當頭一棒，促使美國加快了載人航天的步伐，也就是水星計劃中關鍵的「自由7號」載人飛船任務。
擁有出色代數和幾何計算能力的凱薩琳被抽調進入太空任務組，協助進行自由7號任務的軌道分析。可當她捧著一盒文件走入辦公室的時候，向她投來的卻是一屋子白人男性異樣的審視——他們不怎麼相信一個女人，尤其是一個黑人女性來監督和核算他們的工作，這怎麼可能呢？於是在剛開始的這段日子裡，凱薩琳拿到的計算數據經常被整段塗黑——因為那是她沒有權限看到的「機密數據」；她在辦公室裡有一個單獨的「有色人種咖啡壺」，但是經常沒有咖啡；在這棟樓裡並沒有供她使用的「有色人種衛生間」，於是每次她不得不跑到幾百米外的西區辦公樓裡上廁所；她沒有權利在報告上署自己的名字，儘管是她完成了絕大部分的計算和核對工作……
然而就是在這種條件下，凱薩琳依然堅持著用自己出色的能力完成著許多NASA（此時NACA已更名）工程師都覺得頭疼的計算。終於在同年5月，NASA用紅石-3運載火箭將搭載著太空人謝潑德的自由7號飛船成功送上了天空。
《隱藏人物》電影劇照
大展身手
雖然自由7號搭載著人類上了天空，但這只是美國在蘇聯的壓力下被迫提早完成的一次「載人航天」，各方面的準備和經驗都不充分。事實上，這次任務嚴格意義上都不能算做一次航天任務。它的高度僅僅處於亞軌道，還沒有到達衛星的最低飛行高度，而飛行器也並沒有依靠向心力和速度進行繞地圓周運動，僅僅是一次持續了15分鐘左右的「拋物線運動」，就像把一顆網球扔到很高很高再掉下來一樣。因此，美國迫切的需要一次真正的地球軌道飛行任務來證明自己的實力。
為了實現這一點，NASA緊接著開始了「友誼7號」飛船任務。這次NASA還引進了IBM數據處理系統，一臺在當時非常先進但現在看來卻十分原始的電腦。雖然這臺電腦大到需要佔滿一個房間和二十多個人操作，還經常出現問題，但它每秒24000次的算力還是遠遠超過了人腦計算所能及的範圍。
IBM數據處理系統
（credit：NASA）
此時的凱薩琳還在做著軌跡分析的任務。她需要準確計算友誼7號完成軌道繞行後變軌再入地球的時機和角度。角度太大，返回艙有過熱燃燒的風險；角度太小，飛行器就被甩出地球引力的控制範圍再也無法返回。為了保障太空人的生命安全，她需要做到分毫不差。在此基礎上，她還需要預測返回艙著陸地點的經緯度，以便救援人員回收返回艙和太空人。
時間來到發射窗口，一切人員和設備都已經到位。可此時NASA的工程師們卻發現IBM在幾天之內的模擬計算得到了不同的結果。鑑於當時機器的不可靠性，工程師們一時間也不知道應該相信哪次結果，亦或是全都不信、終止發射。而就在緊要關頭，執行本次任務的太空人格林提出了一個要求：「把那個女孩叫來驗算一遍。如果她說沒有問題，那我就準備好出發了。」而他口中的這位女孩，就是凱薩琳。凱薩琳再次手動核算了所有數字，並把結果反饋給飛行控制中心，而她的結果甚至比IBM還多出了幾位精度。
倒數，點火，發射。友誼7號搭載著格林飛向了太空。雖然飛船僅僅完成了3圈繞地飛行就遭遇故障不得不提前返回，但它還是精準地降落在凱薩琳計算出的經緯度範圍內。美國證明了自己，凱薩琳也證明了自己。
水星計劃的兩次任務為之後的阿波羅登月計劃奠定了堅實的基礎，而凱薩琳也繼續為NASA工作。此後的十幾年間，NASA和全美社會逐漸廢除了種族隔離制度的各種條條框框，有色人種的能力和地位逐漸得到認可。
而在這場世界矚目的平權運動中，凱薩琳·詹森並沒有走上街頭倡議吶喊。她坐在NASA的辦公室裡，隱藏在一摞摞稿紙、一塊塊黑板之後，用自己的智慧和結果向所有人證明了和她一樣具有同樣特徵的女性、和她一樣擁有相同皮膚的黑人同胞，完全具有在前沿領域帶領人類一步步探索未知的能力。和凱薩琳一樣的幾十位黑人女性計算員的「幕後工作」，所作出的貢獻並不局限於將人類送出了地球、送上了月球，更在於她們用自己的力量打破了整個社會固有的思維與偏見，讓後來同樣的人們有機會生活在一個更加自由而平等的世界。
2017年，根據凱薩琳·詹森及其他黑人女性NASA工作人員經歷改編的電影《隱藏人物》（Hidden Figures）上映，將這群「隱藏人物」不平凡的故事擺在了舞臺中央的聚光燈下。
後記：
就在上周，這位101歲的NASA功勳元老離世。謹以此文致敬凱薩琳·詹森為人類航天及平權事業所做出的卓越貢獻。
（credit：Universetoday）
主要參考文獻：
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
專欄打賞
原創不易，各位老爺賞點飯錢吧~
責任編輯：楊伯順
牧夫新媒體編輯部
『天文溼刻』 牧夫出品
兩個半球的夜空
影像來源及版權：Petr Horálek/ESO， Juan Carlos Casado/IAC (TWAN)
謝謝閱讀