Женщина-компьютер: как математик NASA Кэтрин Джонсон запускала космические корабли
Юный математик
Кэтрин Джонсон родилась в Западной Вирджинии 26 августа 1918 года. С самого детства она начала проявлять интерес к образованию: в четыре года уже умела читать, считать все, что только было возможно, и даже умножать. «Я считала шаги по дороге, ступеньки в церкви, количество вымытой посуды и столового серебра», — вспоминала она. И, глядя на своих старших братьев и сестер, возвращавшихся из школы, сама мечтала скорее попасть туда.
Несмотря на то, что отец Кэтрин был фермером и разнорабочим, он очень серьезно относился к учебе и часто работал сверхурочно, лишь бы оплатить образование дочери и еще троих детей. Так как в ее родном городе темнокожие ученики могли обучаться в школе только до восьмого класса, отец перевез семью в другой город, помог своей жене, бывшей учительнице, устроиться на работу домашней прислугой, а сам вернулся на заработки домой.
К такому решению его подтолкнуло и то, что он не терпел расовой сегрегации и говорил своим детям: «Вы не хуже других в этом городе, но и не лучше». Благодаря его словам у Кэтрин никогда не было чувства неполноценности. К тому же девочка показывала значительные успехи в учебе, особенно в математике: «Она всегда давалась мне легко. Я любила цифры, а цифры любили меня. Они следовали за мной повсюду... так уж устроен мой мозг». В 10-летнем возрасте Кэтрин уже училась в старшей школе, а в 14 лет досрочно закончила ее.
Выбор пути
Несмотря на очевидную тягу к математике, Джонсон все же колебалась при выборе специальности. Но одна из профессоров колледжа, находящегося в одном кампусе со школой, предупредила ее, что если девушка не появится на ее занятиях, она придет и найдет ее. Так шуточная угроза определила путь Кэтрин — она поступила в колледж Западной Вирджинии.
Позже в жизни Джонсон появился другой профессор — Уильям Шиффелин Клейтор, третий афроамериканец, получивший докторскую степень по математике. Он пообещал сделать из Кэтрин настоящего исследователя. Клейтор не только следил, чтобы она посещала все курсы, которые только предоставлял колледж, но и создал группу для изучения аналитической геометрии в пространстве специально для нее. «Клейтор был молодым профессором, он входил в комнату, засовывал руку в карман, доставал мел и продолжал вчерашний урок. Но временами я замечала: другие в классе не понимают, о чем он говорит. Тогда я задавала вопросы, тем самым пытаясь помочь им. Он говорил мне, что я должна знать ответ, и в конце концов мне приходилось признаваться, что я-то знаю ответ, а вот другие — нет», — вспоминала Кэтрин.
В 18 лет Кэтрин окончила колледж с отличием, получив степень бакалавра, и стала учителем математики в государственной школе. В том же 1937 году в образовательной системе для темнокожих наметились сдвиги. Законодатели Западной Вирджинии обсуждали выделение $2 млн на создание программ последипломного образования в колледже, где обучалась Джонсон. Узнав об этом, президент колледжа предложил направить эту сумму в Университет Западной Вирджинии при условии, что к обучению будут допущены афроамериканцы. В 1938 году после решения Верховного суда и согласия президента университета этот вуз первым в штате открыл свои двери для темнокожих студентов.
Первых трех кандидатов выбрал лично Джон Дэвис — двоих мужчин и одну женщину, Кэтрин Джонсон. Для учебы по программе «Математика» она оставила работу. Однако уже после летней сессии ей пришлось уйти из университета. К тому моменту Кэтрин уже была замужем за Джеймсом Гоблом, ждала ребенка и хотела полностью сосредоточиться на семье.
Более 10 лет она посвятила исключительно браку и материнству.
Попасть в NASA
В 1952 году у мужа Кэтрин диагностировали рак, поэтому ей пришлось вернуться к преподаванию, чтобы прокормить семью — к тому времени у нее было уже три дочери. В те же годы на одном из семейных вечеров родственник сообщил Кэтрин об открытых вакансиях в лаборатории Лэнгли — старейшем из исследовательских центров Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства (NASA).
Работать предстояло в специальной секции для темнокожих — West Area Computing. Белые женщины с математическим образованием начали работать в Лэнгли еще в 1935 году. В то время вычислительные машины еще не могли производить необходимые математические расчеты, поэтому лаборатория нанимала людей, которые считали бы все вручную. Новоприбывших сотрудниц так и называли — женщины-компьютеры. В течение почти 10 лет они приходили на замену инженерам-мужчинам, которых переводили на более сложные работы, а в 1943 году к ним присоединились и темнокожие женщины. Результаты последних были так высоко оценены, что специалисток оставили работать и после окончания Второй мировой войны.
Однако в 1952 году стать членом команды Кэтрин не удалось, штат уже был укомплектован. Но Джонсон не теряла надежды и через год подала заявку снова. Когда в итоге перед ней на столе оказались два конверта: один с контрактом на преподавательскую деятельность в государственной школе для темнокожих в Западной Вирджинии, а другой — на работу в NASA, она не задумываясь выбрала второй.
Вскоре Джонсон со всей семьей переехала в Ньюпорт-Ньюс, где летом 1953 года приступила к работе в должности вычислителя под руководством афроамериканки Дороти Воган. Ее первым заданием была обработка данных черных ящиков разбившихся самолетов.
Жизненно важные расчеты
Спустя пять лет Кэтрин привлекли к другому проекту, на этот раз уже связанному с космическими полетами. Им занималась команда летчиков, состоявшая исключительно из мужчин. От Кэтрин требовались знания аналитической геометрии в пространстве. Желая углубиться в поставленную перед ней задачу, Джонсон задавала множество вопросов.
«Я как раз работала с ребятами, когда у них начались брифинги по космической программе. Я попросила разрешения пойти с ними. А они сказали: «Ну, девушки обычно туда не ходят». Я ответила: «Разве есть какой-то закон?» — вспоминала Джонсон. И ей разрешили посещать собрания.
Свойственная Кэтрин любознательность сделала ее ценным членом команды. Она работала в отделе управления космическими кораблями до самой пенсии.
В 1961 году США готовились к отправке в космос своего первого астронавта — Алана Шепарда. Для осуществления задачи было предельно важно рассчитать траекторию его полета. «Позвольте мне сделать это, — вызвалась Джонсон. — Вы скажете мне, когда вы хотите, чтобы капсула приземлилась, а я вычислю все в обратном порядке и скажу, когда взлетать». 5 мая 1961 года Алан Шепард совершил 15-минутный суборбитальный полет на борту космического корабля «Меркурий-Редстоун-3» и благополучно приземлился благодаря расчетам Кэтрин Джонсон.
Не прошло и года, как космическое агентство начало готовиться к следующему полету. На этот раз участником миссии стал Джон Гленн — именно ему в феврале 1962 года было суждено стать первым американским астронавтом, облетевшим орбиту Земли. Сложность орбитального полета требовала создания целой сети, соединяющей станции слежения с компьютерами в Вашингтоне, на мысе Канаверал во Флориде и на Бермудских островах. Вычисления, полученные от них, и должны были определить траекторию полета Гленна от взлета до приземления.
Расчеты, произведенные новейшими компьютерами, не вызывали доверия у Гленна. За несколько дней до того, как подняться на борт корабля, он сказал: «Позовите девушку. Если она скажет, что все в порядке, то я готов к полету». Джонсон вооружилась ручкой и бумагой и за полтора дня проверила автоматические расчеты — все цифры совпали. В итоге Гленн трижды облетел планету по орбите, благополучно вошел в атмосферу Земли и приземлился примерно в 40 милях от рассчитанной Джонсон цели в Атлантическом океане, что считается хорошим приближением.
Кэтрин была также причастна к первой лунной экспедиции «Аполлон-11». Именно ее знания легли в основу компьютерной программы, которая рассчитывала параметры старта и снижения лунного модуля. «Все были обеспокоены тем, как они туда (в космос. — Forbes Woman) попадут», — говорила Джонсон в интервью в 2010 году. — А мы беспокоились о том, как они вернутся».
Работа Кэтрин не ограничивалась проверками: она вмешивалась в процесс, если что-то шло не по плану. В 1970 году полет «Аполлона-13» на Луну сорвался из-за взрыва двух кислородных баков. И Кэтрин была одним из математиков, которые в спешке пытались рассчитать новый безопасный путь для возвращения астронавтов на Землю. Она спасла их от гибели, полагаясь лишь на свои собственные вычисления, составленные с помощью астрономических таблиц.
Американская героиня
В 1956-м, через три года после получения Кэтрин должности в NASA, ее муж Джеймс Гобл умер от рака мозга. Для женщины, оставшейся с тремя детьми, заботы о которых полностью легли на ее плечи, работа стала единственным утешением. Всего Кэтрин Джонсон проработала в NASA 33 года, посвящая работе до 16 часов в сутки.
Однажды от недосыпа она даже задремала за рулем своего автомобиля и проснулась уже на обочине (в целости и сохранности). Работа была для нее всем. «В Лэнгли я нашла то, что искала, — говорила Джонсон. — Каждый день, работая там, я чувствовала себя счастливой. И не было ни дня, когда бы я не проснулась с радостью, что надо снова идти на работу». В 1959 году она вышла замуж во второй раз — за Джеймса Джонсона, капитана армии США.
До выхода на пенсию в 1986 году она опубликовала более двух десятков технических работ и была одной из первых женщин в NASA, ставших автором или соавтором отчета агентства. Кэтрин Джонсон получила множество престижных наград, среди которых высшая гражданская награда США — президентская медаль Свободы, врученная ей в 2015 году тогдашним президентом Бараком Обамой. Позже он назвал ее примером духа первооткрывательства в истории Америки.
В 1997 году Джонсон была названа математиком года по версии Национальной технической ассоциации, а Университет штата Нью-Йорк удостоил ее почетной степени доктора права. Только на самой церемонии вручения дипломов она узнала, что ей также отведена роль основного докладчика. Джонсон рассказала свою историю и пообщалась со студентами — она часто призывала их к изучению физики и математики и вдохновляла других следовать ее примеру.
Кэтрин Джонсон умерла 24 февраля 2020 года — ей был 101 год. Память о ней увековечена в книге Марго Ли Шеттерли «Скрытые фигуры» и одноименном фильме 2016 года. Помимо истории Кэтрин Джонсон, в них также рассказывается биография двух других афроамериканок — ее руководительницы Дороти Воган и начинающего инженера Мэри Джексон. Все три, работая в NASA, ежедневно испытывали сильное давление: от расчетов Кэтрин зависели не только человеческие жизни, но также ход космической гонки между США и Советским Союзом.
Глава NASA Джим Брайденстайн назвал Джонсон героиней и сказал, что космическое агентство никогда не забудет ее наследие: «Госпожа Джонсон помогла нашей нации расширить границы космоса, а также добилась огромных успехов, которые открыли двери для женщин и небелых людей в стремлении человека к освоению космоса».