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女性科學家專欄 #014

凱薩琳·強森

NASA 的人體電腦與軌道大師,美國太空拓荒者

在電子電腦尚未完全普及、且美國仍處於嚴重種族隔離的年代,有一群非裔女性數學家隱身在 NASA(美國太空總署)的幕後,憑藉著紙、筆與無可挑剔的數學天賦,將人類送上了太空。其中最著名的代表人物,便是被譽為「人體電腦」的美國數學家與物理學家——凱薩琳·強森(Katherine Johnson)。

她不僅打破了性別與種族的雙重藩籬,更是早期太空競賽中,確保每一次發射與返航絕對精準的關鍵大腦。

凱薩琳·強森插畫與事蹟介紹
凱薩琳·強森(Katherine Johnson)。她以精準的軌道計算助力阿波羅計畫,是打破種族與性別藩籬的卓越太空拓荒者。

精準軌道計算與太空人的絕對信任

在早期的太空任務中,軌道計算容不下絲毫誤差。凱薩琳透過純手工計算,完成了美國首位太空人艾倫·雪帕德(Alan Shepard)的飛行軌跡,確保了他在 1961 年的歷史性任務中能夠安全返航。

最為人津津樂道的故事,發生在 1962 年太空人約翰·葛倫(John Glenn)準備進行首次繞地飛行時。當時 NASA 剛引入電子電腦進行軌道計算,但葛倫對這台新機器的數據感到不安。他在升空前堅定地要求:「讓那個女孩(凱薩琳)來核對數字。如果她說數字沒問題,我就準備好升空了。」最終,凱薩琳的複核結果與電腦完全一致,任務也取得了巨大成功。

助力阿波羅登月與遲來的榮耀

她的計算天賦同樣在 1969 年的「阿波羅 11 號」登月計畫中發揮了關鍵作用。她精確算出了登月小艇與指令艙在月球軌道上的對接軌跡,助力人類首度成功登月。即使在後來的阿波羅 13 號發生氧氣槽爆炸危機時,她的計算程式也為太空人安全返回地球提供了重要指引。

為了表彰她一生在打破種族與性別藩籬上的卓越貢獻,以及對美國太空探索的深遠影響,2015 年,時任美國總統奧巴馬親自為高齡 97 歲的凱薩琳頒發了美國平民最高榮譽——「總統自由勳章」。

「我計算一切事物。我計算走到馬路的步數、走到教堂的步數、洗過的碗盤數量……任何可以計算的東西,我都會去算。」 —— 凱薩琳·強森
關於凱薩琳·強森的常見問答
Q:什麼是 NASA 的「人體電腦」?
A:在電子計算機(Computer)發明與普及之前,「Computer」其實是一個職位名稱,專指負責進行繁雜數學計算的人員。NASA 早期雇用了許多女性數學家擔任此職位,她們憑藉紙筆與計算尺,完成了火箭發射所需的龐大數據運算。
Q:為什麼約翰·葛倫特別信任她的計算?
A:因為在當時,早期的電子電腦(如 IBM 機器)偶爾會出現故障或當機,太空人對把生命交給一台機器感到不放心。而凱薩琳以其嚴謹、零失誤的手工計算紀錄在 NASA 內部聞名,因此成為了太空人心目中最可靠的「最終防線」。
Q:有關於她生平的影視作品嗎?
A:有的!2016 年上映的好萊塢電影《關鍵少數》(Hidden Figures)正是以凱薩琳·強森與另外兩位非裔女性科學家(桃樂絲·范恩、瑪麗·傑克森)為主角,講述她們在 NASA 幕後克服種族隔離與性別歧視的感人故事。