L’ingegnere della NASA che è un matematico nel cuore
Poco prima della seconda guerra mondiale, l'attivista americano per i diritti civili A. Philip Randolph persuase il presidente Roosevelt a porre fine alla discriminazione sulla base della razza, del colore e dell'origine nazionale nell'impiego nell'industria della difesa. Non molto tempo dopo, nel 1941, Roosevelt emise l' ordine esecutivo 8802 , spingendo diverse agenzie, tra cui il National Advisory Committee for Aeronautics – NACA, il precursore della NASA – a iniziare ad assumere lavoratori neri.
Ciò ha aperto la strada a Christine Darden , che ha conseguito un master in matematica presso un'università storicamente nera nel 1967 ed è stata assunta nel pool di "computer umani" della NASA al Langley Research Center. Tuttavia, scoprì presto che il suo ruolo di matematica era limitato all'esecuzione manuale di calcoli che richiedevano tempo. Per svolgere il lavoro matematico creativo che desiderava, Darden aveva bisogno di riformulare se stessa come ingegnere.
Darden si è trasferito alla divisione di ingegneria dominata dagli uomini della NASA e in seguito ha conseguito un dottorato in ingegneria. Ha continuato a guidare il Sonic Boom Group del programma di ricerca ad alta velocità della NASA, anche se non ha mai smesso di pensare a se stessa come una matematica. "Nonostante il mio dottorato, probabilmente ho più un background in matematica", ha detto. "Mi piace molto la storia di ciò che queste equazioni matematiche fanno nel mondo fisico."
Il suo lavoro rivoluzionario ha gettato le basi per una nuova era di ricerca sugli aerei sperimentali (noti come X-planes) che la NASA ha lanciato nel 2016. L'obiettivo è sempre stato quello di accelerare l'adozione di aerei più silenziosi, più ecologici, più sicuri, più veloci ed efficienti – anche quelli supersonici, che viaggiano più veloci del suono.
Il problema fondamentale su cui ha lavorato, il boom sonico, inizia quando un aeroplano spinge via le molecole d'aria mentre vola. Questo crea un campo di pressione invisibile, a forma di cono, la cui punta si trova sul muso del velivolo ei cui lati circondano l'aereo. Il cono si muove con l'aereo ed emette una serie di onde di pressione che viaggiano alla velocità del suono. Man mano che l'aereo accelera, queste onde si avvicinano. Se l'aereo supera la velocità del suono – soprannominato Mach 1 – le onde si uniscono in un'onda d'urto potenzialmente distruttiva chiamata boom sonico.
"Suona come un forte tuono", ha detto Darden, che ha pubblicato più di 50 articoli sul design delle ali ad alta portanza nel flusso supersonico , design dei flap e previsione e minimizzazione del boom sonico .
Darden si è ritirato dalla NASA nel 2007 dopo una carriera di 40 anni. È apparsa nel libro Hidden Figures di Margot Lee Shetterly del 2016, insieme a Katherine Johnson , Dorothy Vaughan e Mary Jackson , tre matematiche donne nere della NASA che hanno dato un contributo significativo nei momenti cruciali della corsa allo spazio. Tutte e quattro le donne hanno ricevuto medaglie d'oro del Congresso nel 2019 per i loro contributi scientifici.
Quanta Magazine ha recentemente parlato con Darden della sua esperienza di lavoro per la NASA, di come rendere più silenziosi gli aerei veloci e delle sue visite di nascosto per parlare con scolari e Girl Scout. L'intervista è stata condensata e modificata per chiarezza.
Sei sempre stato interessato alla matematica e alle scienze?
Mia madre racconta la storia di avermi regalato una bambola parlante quando avevo 5 anni. È rimasta delusa perché, invece di giocare con la bambola, l'ho aperta per capire perché parlava. Ho anche aiutato mio padre a lavorare sulla sua macchina e cambiare l'olio. Quando le ragazze erano dentro a giocare, io ero per strada, andavo in bicicletta, pattinavo e correvo con i ragazzi.
Vivevamo a Union County, nella Carolina del Nord, appena fuori Charlotte. Mia madre insegnava in una scuola con due stanze. Quando ho compiuto 4 anni, la mamma mi ha portato a scuola con lei. Ha detto che potevo giocare fuori, ma con chi avrei giocato? Sono rimasto e ho fatto il lavoro di prima elementare. , mi ha promosso in seconda elementare.
Quando sei passato allo spazio e all'aeronautica?
Ero al liceo il 4 ottobre 1957, quando fu lanciato lo Sputnik. Ho sentito l'eccitazione del paese per il fatto che la Russia ci ha battuti nello spazio. Inoltre, ho frequentato il college a Hampton, Virginia, vicino al NACA. La parata di John Glenn ha percorso il campus. Quindi c'era sicuramente anche quell'influenza.
Come sei arrivato per la prima volta a lavorare alla NASA?
Dopo la laurea magistrale in matematica applicata, sono stato assunto come analista di dati nella divisione aeronautica ad alta velocità. Eravamo matematiche donne che aiutavano gli ingegneri uomini a creare documenti sulle forme delle ali e del flusso d'aria per le compagnie militari e di aeroplani. Gli ingegneri avevano regole di scorrimento e calcolatrici meccaniche, ma non amavano fare calcoli. Quindi il capo del computer ha incaricato giovani donne di fare il lavoro.
Non è stato creativo, anche se abbiamo disegnato figure. Ho ancora alcune delle curve francesi che mi sono state assegnate per disegnare linee morbide attraverso i miei punti dati.
Com'era? Hai mai parlato con gli ingegneri uomini in quei primi anni?
Sì, l'ho fatto spesso dopo aver ricevuto un incarico. Una volta, un ingegnere mi ha chiesto di completare il suo lavoro scrivendo un programma per computer. È stato un compito interessante. Quando ho finito, ha detto che il mio programma ha dato risposte errate. L'ho rivisto e l'ho eseguito di nuovo. Rise e disse: "Non è ancora corretto".
Non mi piaceva la risata. Il mio lavoro non era sbagliato. Ho guardato il lavoro che aveva svolto prima di assegnarmi l'incarico e ho trovato un segno di errore. Quando ho corretto il suo errore e ho eseguito di nuovo il codice, i numeri sembravano buoni.
È stato gentile?
No. Ma non rideva più.
È stata una sorta di sveglia per te?
Bene, in seguito ho chiesto a un amico perché tutti gli uomini erano in ingegneria e tutte le donne erano in informatica. Pensavo fosse perché avevamo lauree in matematica e loro in ingegneria. Ma mi ha detto che alcuni ingegneri maschi avevano lauree in matematica.
Volevo essere in ingegneria. Uomini in ingegneria hanno fatto ricerche, hanno tenuto conferenze, scritto e pubblicato articoli e sono stati promossi. Le donne, invece, hanno seguito gli ordini degli ingegneri. A volte non sapevano nemmeno su cosa stavano lavorando. Non hanno tenuto discorsi, non sono stati riconosciuti sui giornali anche quando hanno aiutato e non sono stati promossi.
In quel periodo, conoscevi le altre "figure nascoste" o il loro lavoro?
Dorothy Vaughan viveva in fondo alla mia strada. Ha iniziato nel 1943, quindi era 24 anni avanti a me. Mary Jackson e Katherine Johnson erano 15 anni avanti a me. La figlia di Katherine era la mia compagna di classe. Katherine ed io abbiamo cantato insieme in chiesa per 50 anni. Sono andato dal suo ufficio un paio di volte. Ho incontrato alcuni degli uomini con cui ha lavorato. Tuttavia, non ho mai letto nulla alla NASA su ciò che lei o gli altri hanno fatto perché il loro lavoro era davvero nascosto. Ho imparato a conoscere il loro lavoro in Hidden Figures .
Allora come hai fatto a sfuggire a quel ruolo minore nell'informatica?
Ho chiesto un trasferimento in ingegneria, cosa che il mio supervisore ha detto era impossibile. Così sono andato dal regista e ho chiesto perché a maschi e femmine con lo stesso background sono stati assegnati lavori diversi. Ha detto: "Sai, nessuno mi ha mai fatto questa domanda prima". Ho detto: "Beh, lo sto chiedendo ora".
Tre settimane dopo, sono stato promosso a ingegneria.
Altre donne ti hanno seguito?
Ho parlato con alcune delle signore in ufficio, ma non erano interessate. Forse non erano in uscita. Naturalmente, Mary Jackson era estroversa. Uno degli ingegneri le aveva suggerito di andare in una scuola superiore separata per ottenere le credenziali in modo che la NASA l'avrebbe lasciata lavorare nella galleria del vento. Lo ha fatto e ha lavorato nella galleria del vento, ma non è mai stata promossa lì.
Qual è stato il tuo primo incarico di ingegneria?
Il mio supervisore mi ha chiesto di programmare le equazioni da un documento sulla minimizzazione del boom sonico. Gli autori avevano ipotizzato un'atmosfera isotermica – – ma ho inserito la vera atmosfera nel codice. Alla fine, ho pubblicato sull'argomento. Ho anche iniziato a lavorare al mio dottorato in ingegneria meccanica perché non volevo che nessuno dicesse che non potevo fare quel lavoro.
Una volta terminato il programma per computer, inseriamo variabili come lunghezza, peso, altitudine e numero di Mach dell'aereo. L'output ha fornito la distribuzione dell'area equivalente. Con ciò, abbiamo iniziato a progettare aerei.
Qualche aeroplano funzionante ha usato i tuoi progetti?
Nella galleria del vento, la differenza di pressione all'interno e all'esterno del cono di pressione era stata molto minore per il nostro progetto rispetto al piano di base. Tuttavia, dovevamo sorvolare le persone per ottenere feedback su come le persone avrebbero tollerato il boom ridotto al minimo. Boeing ha effettuato un volo di prova su Chicago e Oklahoma City. Una volta che hanno iniziato, le persone hanno chiamato per denunciare danni al cartongesso, alle finestre e alla buona porcellana nelle loro case. Successivamente, gli Stati Uniti hanno annullato il programma e messo fuori legge i voli supersonici commerciali via terra. Quella legge è ancora lì.
Ma il trasporto supersonico è rimasto molto popolare. Alla fine, alla fine degli anni '80, il Congresso ha offerto denaro per affrontare le preoccupazioni ambientali del boom supersonico, che includono il rumore e il boom stesso, ma anche la possibile distruzione dell'ozono. Mi hanno chiesto di riunire tutti negli Stati Uniti che studiano il boom sonico per un incontro nazionale di due giorni a Langley.
Ho guidato la progettazione e il piano operativo del programma di ricerca. Abbiamo fatto anni di test nelle nostre gallerie del vento per mostrare cosa funzionava. Quindi la DARPA ha preso in prestito due aerei supersonici dell'Air Force per un test intorno al 2002 sul deserto del Mojave. Hanno costruito e incollato pannelli su uno dei piani in modo che corrispondesse alla distribuzione dell'area equivalente del nostro programma per computer. L'altro F5 è rimasto lo stesso. Quando l'F5 senza modifiche è stato pilotato, si potevano sentire le persone nella sala di controllo gridare a causa del forte boom. Ma l'aereo dimostrativo – quello con i pannelli sopra – ha avuto un boom molto più morbido. Ha funzionato!
Mi sono ritirato poco dopo, ma molto più tardi, nel 2018, la NASA ha dato un contratto a Skunk Works, Lockheed Martin, per costruire QueSST , un buon aereo supersonico X a braccio basso. Ci stanno lavorando adesso. Ha un naso così lungo che usa la visione esterna per far atterrare l'aereo. Si aspettano che il boom suoni come un tonfo.
Ma che dire della legge che proibisce i voli supersonici commerciali?
Faranno test di volo e riceveranno feedback sul rumore. Quindi la NASA presenterà i dati alla FAA per richiedere una modifica delle regole. Stanno anche parlando con altre agenzie mondiali del rumore per cambiare le leggi in modo che gli aerei supersonici possano volare in tutto il mondo.
Un'altra grande eredità del tuo lavoro – il libro Hidden Figures – è avvenuta anche dopo il tuo ritiro. Come è successo?
Il padre di Margot e io lavoravamo insieme e portavamo i nostri figli al grande picnic primaverile di Langley. Quindi ho incontrato Margot per la prima volta quando era una ragazza. Più tardi, Margot stava lavorando a Wall Street ma voleva scrivere: sua madre insegnava inglese e aveva lavorato con Margot sulla sua scrittura.
Un giorno Margot e suo marito hanno visitato i suoi genitori. Stavano andando in chiesa quando suo padre disse: "Oh, guarda, Margot, c'è la signorina Tal dei tali". "Era un computer a Langley e la tua insegnante della scuola domenicale." Poi suo padre ha parlato dei computer Langley. Il marito di Margot ha detto: "Beh, se i computer Langley hanno fatto tutto questo, come mai non ne ho mai sentito parlare?" E Margot pensò: "Forse dovrei scrivere quel libro".
È stato allora che mi ha chiamato. Presto, è diventato così che ogni volta che veniva in città, abbiamo pranzato. Una volta ho citato The Warmth of Other Suns , di Isabel Wilkerson, un libro sui modelli di migrazione dei neri verso nord e ovest raccontato attraverso tre persone. È stata una grande storia e un grande libro di storia. E così Margot ha messo sia le storie personali che la storia nel suo libro.
Ora sei un personaggio pubblico, spesso parlando a gruppi di studenti e truppe di Girl Scout. Lo hai fatto prima del libro?
Sì, ma quando ho incontrato per la prima volta Mary Jackson, mi ha detto: "Sai che ho ricevuto una valutazione del rendimento scadente perché il mio supervisore ha detto che ho passato troppo tempo a visitare le scuole?" Ricorda, non è mai stata promossa lì.
Quando me lo ha detto, ho detto: “OK, la prossima volta che vado, non dirò a nessuno dove sto andando. Dirò solo che esco per un'ora. " Naturalmente, nel giro di pochi anni hanno assegnato premi per le persone che hanno visitato le scuole.
Negli ultimi anni ho parlato con studenti di tutto il paese. Invariabilmente, le giovani donne si avvicinano e dicono: "Non sapevamo che le donne lavorassero così!" Le ragazze devono sapere che le donne fanno questo lavoro.
Questa è la traduzione automatica di un articolo pubblicato su Quanta Magazine all’URL https://www.quantamagazine.org/the-nasa-engineer-whos-a-mathematician-at-heart-20210119/ in data Tue, 19 Jan 2021 17:30:45 +0000.