La donna che ci ha portato il mondo

Mezzo secolo fa, Virginia Tower Norwood '47 ha inventato il primo scanner multispettrale per visualizzare la Terra dallo spazio. Landsat 1 e i suoi successori hanno scansionato continuamente il pianeta da allora.

Di

• Alice Dragoon pagina di archivio

29 giugno 2021

Michelle Groskopf

Se Virginia Tower Norwood avesse ascoltato il suo consulente di orientamento del liceo, sarebbe diventata una bibliotecaria. Il suo test attitudinale ha mostrato una notevole facilità con i numeri e nel 1943 non riusciva a pensare a un modo migliore per una giovane donna di mettere a frutto tali capacità. Fortunatamente, Norwood non soffriva della stessa mancanza di immaginazione. La salutatrice della sua classe di liceo di Filadelfia, aveva a lungo divorato enigmi logici e messo a frutto il regolo calcolatore che suo padre le aveva dato all'età di nove anni. Norwood ha ignorato il consiglio del suo consulente e ha fatto domanda al MIT.

Sarebbe diventata un'inventrice pioniera nel nuovo campo della progettazione di antenne a microonde. Ha progettato il trasmettitore per una missione di ricognizione sulla luna che ha aperto la strada agli sbarchi dell'Apollo. E ha ideato e guidato lo sviluppo del primo scanner multispettrale per l'immagine della Terra dallo spazio, il primo di una serie di scanner satellitari che hanno ripreso ininterrottamente il mondo per quasi mezzo secolo.

Guardando indietro, dice, non ha mai considerato una carriera in biblioteconomia: non so sillabare.

La migliore scuola del mondo

Virginia Tower Norwood a Greenwich durante il suo secondo o terzo anno al MIT.

PER CORTESIA DELLA VIRGINIA NORWOOD

Il MIT tenne lezioni tutto l'anno durante la seconda guerra mondiale, quindi Norwood arrivò a Cambridge nell'estate del 1944, poco dopo il diploma di scuola superiore. L'ex allievo che l'aveva intervistata aveva ammesso di non aver mai intervistato una donna prima (e le aveva detto che era meno sciatta delle donne del MIT che aveva conosciuto), ma non si è lasciata scoraggiare quando si è trovata una delle circa una dozzina. donne della sua classe. Il MIT allora non aveva dormitori per donne, quindi affittò una stanza in un appartamento di Central Square, andando al campus a piedi nelle belle giornate o prendendo il tram di Mass. Ave. per un soldo in caso di maltempo. Le donne potevano cenare nelle mense del dormitorio solo come ospiti di studenti maschi; spesso si nutriva di pane tostato e pomodori a fette.

In quanto figlia maggiore di un ufficiale dell'esercito, Norwood era esperta nel mettere radici ovunque si trovasse. Aveva vissuto a Panama (dove aveva visto la barca più grande del mondo farsi strada attraverso il canale), in Oklahoma (dove si era unita a una truppa di Girl Scout a cavallo) e alle Bermuda. Quando le famiglie dei militari furono rimandate sulla terraferma dopo Pearl Harbor, aveva frequentato cinque diverse scuole superiori. Al MIT, ha rapidamente trovato la strada per l'unico spazio femminile dell'Istituto, la Cheney Room, una suite che include una cucina, un ufficio con alcune scrivanie, tre letti, una doccia, armadietti per i libri e un grande e grazioso soggiorno. con un pianoforte a coda. Lì, il piccolo contingente di donne del MIT si riuniva per parlare, studiare e cucinare.

Virginia Tower Norwood nel ruolo di Birdie in una produzione del MIT Dramashop di Le Piccole Volpi .

PER CORTESIA DELLA VIRGINIA NORWOOD

Sebbene scioccata nell'apprendere che quasi tutti i suoi compagni di classe erano stati anche salutisti o valedictorian, era così ben preparata che ha frequentato cinque corsi invece dei soliti quattro per diversi semestri. Non ho lavorato il mio primo anno o giù di lì, dice. Ascoltare in classe e fare i p-set è stato sufficiente, lasciando un sacco di tempo per esplorare Boston, passeggiare per i suoi parchi e socializzare.

Dal momento che le donne scarseggiavano così tanto, potremmo avere un appuntamento ogni sera se lo volessimo, dice, aggiungendo che un compagno di classe era orgoglioso di essere uscito praticamente con tutte le donne della nostra classe. Essere in quello che lei chiama un mare di uomini l'ha resa un'ottima scelta per i ruoli nelle produzioni di Dramashop ( L'importanza di essere seri e Le Piccole Volpi tra loro). Ma potrebbe anche rendere la vita imbarazzante; un professore che scansionava regolarmente l'aula mentre teneva lezione avrebbe inevitabilmente trovato il suo sguardo posato sulle gambe di Norwood, si sarebbe scrollato di dosso e avrebbe ricominciato a spazzare l'aula. E le tre volte alla settimana in cui le donne potevano nuotare nella piscina del MIT, gli uomini indossavano con riluttanza i costumi da bagno.

(Stranamente, le donne dell'Istituto potevano in qualche modo essere tanto invisibili quanto appariscenti. Anni dopo, Norwood si sarebbe imbattuto in ex alunni della sua epoca che affermavano di non avere idea che il MIT fosse una studentessa.)

Nel suo quarto mandato, Norwood si è finalmente trovata in una classe che non è stata facile. Dopo aver lottato in fisica e aver ottenuto un voto medio, si prese l'inverno del 1946 e insegnò da sola il materiale risolvendo ogni problema nel libro di testo. È tornata al MIT quella primavera, condividendo un appartamento con due camere da letto a Bexley Hall con altre tre donne, e ha frequentato tutti i corsi di laurea nei suoi ultimi quattro semestri.

Penso di aver ricevuto un'ottima educazione in matematica e fisica, dice. Ha anche avuto la possibilità di studiare con il famoso matematico Dirk Struik, che normalmente non insegnava agli studenti universitari ma, costretto a prestare servizio per la matricola di fisica durante la guerra, apriva il libro di testo e diceva: Ora cosa vorrebbe il dipartimento di fisica che insegnassi tu oggi? Con lui ha frequentato anche un corso di lettura post-laurea in geometria analitica. Pensavamo di essere nella migliore scuola del mondo, dice. E avere una laurea al MIT - un fatto che sorprenderebbe molti colleghi - le ha dato fiducia mentre si ritagliava una carriera in cui matematica e fisica erano essenziali e le donne una rarità.

Una ricerca di lavoro esasperante

Il giorno dopo aver terminato la sua laurea in matematica, sposò Larry Norwood, il suo istruttore di calcolo del terzo semestre e presidente del club di matematica del MIT, che era ormai uno studente laureato a Yale. Divenne subito evidente che pochi potenziali datori di lavoro avrebbero assunto una matematica donna. In un'intervista alla Sikorsky Aircraft, la sua richiesta di uno stipendio P1, che offriva il grado professionale più basso nel servizio civile, è stata accolta con incredulità; l'azienda non aveva mai pagato una donna così tanto. Alla domanda di promettere di non rimanere incinta se assunta in un laboratorio alimentare, ha ritirato la sua domanda. In tre interviste a Remington, ha delineato la sua visione di come un matematico del personale potrebbe migliorare le operazioni della compagnia di armi. Il responsabile delle assunzioni ha chiamato per dire che li aveva convinti che era un'idea brillante e che avrebbero cercato un uomo per ricoprire la posizione. Norwood era assente quando è arrivata la chiamata; il manager ha espresso i suoi ringraziamenti a suo marito.

Un'immagine del 2001 catturata da Landsat 7 delle sabbie e dei letti di alghe scolpite dalle maree e dalle correnti oceaniche alle Bahamas.

USGS/NASA LANDSAT

Un'immagine Landsat di un bacino idrico in Uzbekistan circa una settimana prima che il muro occidentale della sua diga si rompesse nel 2020, inondando i villaggi vicini e i terreni agricoli.

USGS/NASA LANDSAT

Alla disperata ricerca di un reddito per integrare il magro stipendio dell'istruttore di suo marito, ha venduto camicette in un piccolo grande magazzino di New Haven, un lavoro che è sicura non avrebbe ottenuto se avesse rivelato la sua laurea al MIT. Norwood è rimasta stoica durante un lungo corso di formazione su come leggere un grafico dell'imposta sulle vendite e si è sfidata controllando lezioni di matematica avanzate a Yale. E ha sopportato la vendita di camicette con volant (preferiva abiti su misura) fino a quando alla fine è stata assunta per insegnare aritmetica aziendale al Junior College of Commerce di New Haven.

Insegnare matematica è stato un passo nella giusta direzione, ma la vera carriera di Norwood non è iniziata fino a quando un amico di famiglia non l'ha invitata a visitare i laboratori dell'US Army Signal Corps nel New Jersey. Quando a lei e a suo marito fu offerto un lavoro presso il suo Evans Signal Lab nel 1948, colsero l'occasione.

Seguire il vento

Assegnato al gruppo radar meteorologico del laboratorio proprio quando il radar stava iniziando ad essere utilizzato in meteorologia, a Norwood è stato chiesto di sviluppare un riflettore radar per palloni meteorologici in modo che potessero essere utilizzati per tracciare i venti ad alta quota.

Ti siedi e pensi a un problema, dice, e le soluzioni arrivano dopo un po'. È atterrata su un design con dischi (verniciati in argento o realizzati in tessuto metallico) che si intersecavano per creare una serie di angoli riflettenti. Il dispositivo, sospeso su girelle da pesca, girerebbe nel vento, producendo un caratteristico segnale pulsante che potrebbe essere tracciato dal radar. Alla fine, i meteorologi potrebbero calcolare con precisione la velocità del vento superiore a 100.000 piedi, all'incirca l'altezza alla quale scoppiano i palloni meteorologici. E questa impresa ha reso possibile per la prima volta la previsione del tempo a lungo termine. Il dispositivo, progettato da Norwood all'età di 22 anni, è stato successivamente brevettato.

Norwood al set radar del rilevatore di tempeste presso i laboratori del Signal Corps dell'esercito degli Stati Uniti e disegni del riflettore radar brevettato per i palloni meteorologici che ha progettato per il Signal Corps. Nel 1966, Surveyor della NASA (foto a destra) ha inviato l'immagine a sinistra di una roccia lunare sulla Terra sul trasmettitore di Norwood.

NASA?JPL (ROCCE); PER CORTESIA DI VIRGINIA NORWOOD; NASA/JPL (REGISTRATORE); NORWOOD TRAMITE GOOGLE BREVETTI (SCHEMI)

Non molto tempo dopo aver terminato il progetto, i membri del laboratorio stavano discutendo su come progettare torri di telemetria per un campo di test missilistico in fase di sviluppo a Cape Canaveral in Florida. Qualcuno nel laboratorio ha detto: 'Oh, rendiamoli alti 1.000 piedi'. Ero presente alla riunione e ho detto: 'Sai quanto è alta la Torre Eiffel?', ricorda, stupita dal fatto che la sua collega stesse arbitrariamente proponendo torri quasi così altezza. Uno doveva essere costruito diverse centinaia di miglia al largo, e Norwood si rese conto che una torre del genere sarebbe stata costosa da costruire e vulnerabile agli uragani.

Per capire esattamente quanto dovevano essere alte le torri, Norwood aveva bisogno di dati storici sul vento e sulla temperatura. Diversi colleghi maschi sono stati inviati a Washington, DC, per ottenerlo, ma sono tornati a mani vuote. Norwood si recò lei stessa e incontrò la formidabile Frances Whedon, la meteorologa degli US Signal Corps che si era rifiutata di divulgare i suoi dati. Si è scoperto che Whedon aveva conseguito una laurea in meteorologia al MIT nel 1924. Era stata assolutamente brusca con gli uomini, ma mi ha preso in giro, dice Norwood, che ha ottenuto rapidamente l'autorizzazione per visitare gli archivi contenenti i diari meteorologici a matita di Whedon.

Norwood calcolò che le torri dovevano essere alte solo circa 100 piedi. Erano decisi a realizzarne di 1.000 piedi, dice. Sono andato in giro a dimostrare attraverso i dati che potevano andare d'accordo con loro essendo più brevi. Le torri furono costruite all'altezza consigliata da Norwood e utilizzate per i test missilistici negli anni '50 e '60.

Imparare un mestiere

Nonostante abbia ottenuto un brevetto per uno dei suoi primi incarichi come radar meteorologico, Norwood afferma di aver svolto un lavoro più importante quando si è trasferita nel gruppo di antenne. Il Signal Corps era interessato ad esplorare diversi tipi di antenne radar, basandosi sulla tecnologia radar a microonde sviluppata presso il Radiation Lab del MIT che si era rivelata utile durante la seconda guerra mondiale. All'inizio degli anni '50, il gruppo di antenne di Evans era tra i pochi posti a essere pionieri nello sviluppo di trasmettitori e antenne che utilizzavano microonde a lunghezze d'onda sempre più corte e capendo come tale tecnologia potesse essere applicata. In quel gruppo, Norwood guadagnerebbe un secondo brevetto per un'antenna di localizzazione nuova e a lungo classificata. (Il suo feed non doveva ruotare per tracciare un segnale in arrivo; usava invece la polarizzazione per identificare l'angolo e la direzione del segnale.) E far parte del gruppo di antenne, si rivelò, si sarebbe rivelato inestimabile poiché il campo delle antenne a microonde germogliava . Come dice Norwood, ho imparato un mestiere.

Nel 1953 lei e suo marito andarono in California e ottenne rapidamente un lavoro presso i Sylvania Electronic Defense Labs e allestì il suo campo di test dell'antenna, acquistando apparecchiature da Bill Hewlett, SM '36 e Dave Packard. Circa un anno dopo, lei, suo marito e la sua bambina si trasferirono a Los Angeles, dove si unì al laboratorio di antenne della Hughes Aircraft, diventando l'unica donna tra i circa 2.700 uomini nei laboratori di ricerca e sviluppo dell'azienda. Andò a lavorare per Lester Van Atta, che aveva svolto ricerche radar pionieristiche presso il MIT Rad Lab nei primi giorni della guerra e gestiva una delle migliori antenne del paese, afferma Norwood. Abbiamo costruito alcune antenne molto interessanti, alcune delle quali posso parlarvi.

Norwood, indossando il suo Brass Rat, brandisce un regolo calcolatore nel 1963.

PER CORTESIA DELLA VIRGINIA NORWOOD

In uno di quei progetti ora declassificati, ha progettato un'antenna per un sistema che identifica amici e nemici. L'IFF, come è noto, deve captare un segnale distintivo trasmesso da tutti gli aerei statunitensi per evitare che gli aerei da guerra ne abbattano uno. Ma doveva assicurarsi che l'antenna IFF non bloccasse un'altra antenna più grande montata dietro di essa: un'antenna di sorveglianza a lunga distanza che scansionava l'orizzonte alla ricerca di aerei o missili nemici. Hughes ora detiene un brevetto per l'antenna a dipolo ripiegata a forma di S che ha inventato. Immagino che abbia funzionato, dice, scherzando solo a metà. La tecnologia di identificazione di amici o nemici è così vitale che lo sviluppo dei suoi componenti è stato suddiviso per assicurarsi che nessuno conoscesse l'intero sistema.

Gestire i microonde (e gli uomini)

Nel 1957, Norwood fu scelto per guidare il gruppo a microonde per il laboratorio missilistico dell'azienda. Ma non tutti sono stati contenti di vedere una donna crescere nei ranghi di Hughes. Essendo la prima donna a entrare a far parte dello staff tecnico, inizialmente le era stato rifiutato un permesso di parcheggio per il suo parcheggio poiché solo uomini parcheggiavano lì. Un collega una volta le disse che le donne, specialmente quelle con bambini, non dovrebbero lavorare nei laboratori. (Norwood sarebbe decollata solo tre giorni quando nacque il secondo dei suoi tre figli, nel 1959.) Ora che era responsabile delle antenne a microonde e dei circuiti per i missili, un uomo si dimise, dicendo che non voleva lavorare per un donna, o per un'azienda abbastanza stupida da mettere una donna in quel ruolo. (Tornò a Hughes diversi anni dopo e chiese di lavorare nel gruppo di Norwood. Lei disse di no.)

Norwood con i colleghi dell'antenna Hughes nel 1956; un'antenna brevettata da lei progettata; con Ethelwyn Pecora, moglie del campione Landsat William Pecora, dopo aver vinto il Premio Pecora nel 1979 per il suo contributo alla comprensione della Terra attraverso il telerilevamento.

PER CORTESIA DELLA VIRGINIA NORWOOD

Nel laboratorio missilistico, lei e il suo gruppo hanno sviluppato antenne per aiutare i missili Falcon a raggiungere i loro obiettivi. Norwood ha anche progettato il trasmettitore e il ricevitore a microonde per il primo satellite per comunicazioni al mondo. Nel 1963, Syncom 2, abbreviazione di comunicazione sincrona, rese possibile la prima chiamata satellitare bidirezionale tra capi di stato quando il presidente Kennedy a Washington chiamò il primo ministro nigeriano Abubakar Tafawa Balewa a bordo di una nave statunitense nel porto di Lagos. Un anno dopo, Syncom 3 è stato utilizzato per trasmettere le Olimpiadi di Tokyo del 1964 negli Stati Uniti.

Invio di dati dalla luna

Mentre la NASA si stava preparando per inviare il primo uomo sulla luna, aveva bisogno di un dispositivo di esplorazione in grado di riferire sull'idoneità di un sito di atterraggio proposto. Non volevano che l'uomo cadesse da una crepa nella luna, ricorda Norwood.

Precedenti dispositivi di ricognizione avevano inviato immagini del loro avvicinamento alla luna, ma tutti si erano schiantati all'atterraggio, rendendoli inutili per esaminare la superficie. C'era una grande discussione su cosa c'era sotto lo strato superiore della luna, che era tutto ciò che avevamo visto, dice Norwood. La gente aveva le idee più stravaganti su cosa poteva esserci laggiù. La teoria che fosse fatta di formaggio verde era probabilmente una delle più logiche, dice ridendo; alcuni pensavano addirittura che la luna potesse essere un guscio cavo. La NASA non ha accettato queste teorie, ma aveva bisogno di un velivolo che sarebbe sopravvissuto all'atterraggio in modo da poter scattare immagini in superficie, raccogliere un campione di terreno e analizzarlo.

Mentre un altro gruppo a Hughes ha affrontato il problema di ottenere un atterraggio morbido, la sfida di assicurarsi che il lander, noto come Surveyor, potesse ricevere comandi e inviare immagini e dati sulla Terra è caduta su Norwood e sul suo gruppo di microonde. Avendo escogitato modi per infilare trasmettitori e antenne minuscoli e leggeri tra le delicate alette dei missili, eravamo abituati a essere molto limitati in termini di spazio e peso, dice. Quindi eravamo quelli più ovvi a cui dare quel lavoro.

In effetti, lei stessa ha progettato il trasmettitore che ha inviato tutti i dati di Surveyor sulla Terra. Ha anche supervisionato la progettazione dell'antenna del sistema, che all'epoca descrive come una novità assoluta. Una matrice planare efficiente in termini di spazio invece della tipica parabola curva, si è piegata in modo compatto per il volo e poi si è aperta sulla luna. Era attaccato a un pannello solare che raccoglieva l'energia per far funzionare tutti i sistemi di lander lunari.

Surveyor fu lanciato il 31 maggio 1966 e Norwood, che a quel punto si era trasferito in quella che sarebbe diventata la divisione dei sistemi spaziali, ricorda di essere stato a Hughes e di aver guardato gli schermi con un sottofeed che mostrava il centro di comando del Jet Propulsion Lab (JPL) quando raggiunse la luna il 2 giugno. Si levò un forte urlo quando il team del JPL confermò, grazie alle apparecchiature di comunicazione progettate da Norwood e dal suo team, che Surveyor era atterrato intatto. Quando i segnali che Surveyor ha inviato tramite il trasmettitore di Norwood sono stati decodificati in dati e immagini, la NASA è stata in grado di confermare che il sito sarebbe stato abbastanza duro e livellato da consentire l'atterraggio di un'imbarcazione con equipaggio.

Prepararsi per il primo piano della Terra

Pochi mesi dopo il lancio di Surveyor, Norwood aveva iniziato a pensare a un progetto che non avesse nulla a che fare con le armi o l'esplorazione spaziale, uno che non avrebbe comportato la gestione di dati riservati. Non è divertente entrare in una cosiddetta camera nera dove dovevi mettere il tuo lavoro in una cassaforte ogni volta che uscivi dalla stanza, dice.

Sapeva che la NASA e l'US Geological Survey stavano parlando della costruzione di un satellite per osservare la Terra e monitorarne le risorse. Con un satellite, puoi raggiungere le cime delle montagne e tutti i luoghi di cui i geologi vorrebbero conoscere e per i quali non hanno dati, dice. La NASA aveva in programma di dotare il satellite di telecamere Return Beam Vidicon (RBV), telecamere simili a quelle utilizzate per le missioni lunari. L'idea era quella di catturare immagini analogiche della Terra a fermo immagine utilizzando tre RBV con filtri diversi per registrare le sezioni verde, rossa e nel vicino infrarosso dello spettro elettromagnetico.

Ma Norwood pensava che uno scanner multispettrale (MSS) potesse essere più utile. Un tale scanner sarebbe in grado di catturare sia la luce visibile che quella invisibile e ordinarla in più di tre bande spettrali, creando un tesoro di informazioni. Una fascia, ad esempio, consentirebbe lo studio della qualità dell'acqua; un altro rivelerebbe il vigore dei raccolti; un terzo potrebbe mostrare assorbimento di clorofilla; altri potrebbero essere usati per determinare l'umidità del suolo o la densità del manto nevoso.

In effetti, gli agronomi avevano già inviato spettrometri sugli aerei per raccogliere tali dati su un campionamento di campi. Ma uno scanner satellitare raccoglierebbe immagini su base continua, consentendo agli agronomi di monitorare con precisione quanti acri di colture specifiche stavano crescendo, potenzialmente in qualsiasi parte del mondo. Gli arboricoltori potrebbero individuare i primi segni di malattia e ruggine negli alberi e agire prima che si diffondano. Coloro che gestiscono dighe e bacini idrografici avrebbero feed regolari di dati sull'umidità del suolo e sulle inondazioni. I gestori del censimento potrebbero tenere traccia della velocità con cui i terreni selvaggi e agricoli si sono urbanizzati e gli economisti potrebbero valutare la relativa prosperità economica dei quartieri confrontando l'estensione del loro spazio verde.

Inoltre, lo scanner sarebbe digitale. I suoi rilevatori catturerebbero singoli pixel, ciascuno dei quali rappresenta un'area delle dimensioni di un campo da calcio. Quei pixel verrebbero messi insieme per formare righe di dati che potrebbero quindi essere compilate per formare immagini riga per riga. Le immagini digitali potrebbero essere analizzate con i computer e i dati di diverse bande spettrali potrebbero essere confrontati, offrendo molta più precisione rispetto all'analisi visiva delle immagini analogiche. E quella capacità di analizzare i dati spettrali ha permesso di identificare il materiale ripreso. Ad esempio, i campi di grano e mais sembrerebbero gli stessi dallo spazio ma potrebbero essere distinti dalle loro firme spettrali uniche. I possibili usi di uno scanner multispettrale sembravano infiniti.

Norwood e il segretario al lavoro James Hodgson discutono di come funziona lo scanner multispettrale di Landsat in una conferenza nel 1972.

PER CORTESIA DELLA VIRGINIA NORWOOD

Norwood ha presentato la sua idea ai vertici della Hughes e ha ricevuto $ 100.000 per sviluppare un prototipo da mostrare alla NASA.

Ha incontrato potenziali utenti per scoprire di che tipo di dati avevano bisogno e si è concentrata sulle sei bande spettrali che sarebbero state più utili. Quindi ha iniziato a progettare un sistema in grado di visualizzare in modo efficiente quelle bande e trasmettere i dati alla Terra.

La NASA aveva stabilito che il satellite avrebbe orbitato attorno ai poli a un'altezza di 500 miglia nautiche. Mentre viaggiava da nord a sud mentre il pianeta ruotava sotto di esso, lo scanner di Norwood avrebbe dovuto registrare la luce riflessa da una striscia diagonale della Terra larga 100 miglia nautiche. Ad ogni orbita, la Terra avrebbe ruotato e una nuova striscia di 100 miglia nautiche sarebbe stata allineata per la scansione. Nel corso di 18 giorni, l'intero pianeta potrebbe essere scansionato e quindi l'intero processo si sarebbe ripetuto. Lo scanner sarebbe sempre nella stessa relazione con il sole a ogni latitudine, quindi l'illuminazione sarebbe coerente quando le strisce fossero messe insieme.

Norwood si è reso conto fin dall'inizio che lo scanner non poteva resistere all'usura dovuta al movimento avanti e indietro per catturare la larghezza della striscia. Così ha avuto l'idea di usare uno specchio che ruotasse avanti e indietro per riflettere la luce al suo interno. La luce in entrata verrebbe filtrata nelle sei bande spettrali e quindi diretta a rivelatori separati per ciascuna banda. Per stare al passo con la velocità dell'orbita, lo scanner avrebbe dovuto catturare sei linee alla volta, quindi ogni banda spettrale aveva bisogno di sei sensori. I dati del sensore verrebbero digitalizzati e inviati alle stazioni riceventi a terra, dove potrebbero essere decodificati in immagini per ciascuna banda spettrale o combinati secondo necessità per creare immagini composite.

Norwood era fermamente convinto che il flusso di dati dovesse essere digitale. La NASA aveva serie riserve, dubitando che i dati MSS a sei bit potessero produrre immagini di alta qualità. Ma sapeva che un segnale analogico continuo sarebbe stato difficile da elaborare con precisione. Passare al digitale consentirebbe di calibrare i livelli di fotoni da ciascun sensore in modo molto preciso. E vuoi che sia accurato, dice: altrimenti ottieni un pasticcio a strisce quando i dati vengono ricostruiti in immagini. Quindi ha lavorato con un collega del microonde alla Hughes per capire come digitalizzare al meglio i dati del sensore. Quando l'MSS ha immaginato gli Stati Uniti, i dati sarebbero stati trasmessi alle stazioni di terra statunitensi in tempo reale; le immagini del resto del mondo sarebbero state archiviate su videocassetta fino a quando non avrebbero potuto essere trasmesse alle stazioni statunitensi. (Più tardi, le stazioni di terra sarebbero state stabilite in tutto il mondo.)

Alla fine, i funzionari della NASA le avrebbero poi detto che i dati MSS sarebbero stati i primi dati trasmessi digitalmente dallo spazio. E definirebbe lo standard per il futuro telerilevamento quantitativo.

Per creare la configurazione dello specchio girevole, Norwood si è rivolto a Web Howe, un inventore residente a Hughes. Howe è tornato con un design ingegnoso sfruttando la bassa gravità nello spazio; lo specchio girevole oscillava avanti e indietro mentre i suoi bordi sbattevano contro i paraurti su entrambi i lati. Senza forze esterne sullo specchio, nello spazio, sarebbe privo di peso e non incontrerebbe resistenza dell'aria, l'inerzia manterrebbe lo specchio a sbattere avanti e indietro tra i paraurti a una velocità costante di oltre 13 volte al secondo. Ogni volta che oscillava in una direzione, i sensori catturavano dalla luce riflessa altre sei righe di dati per ciascuna banda spettrale, tenendo il passo con il satellite mentre viaggiava verso sud. E ogni volta che lo specchio oscillava indietro, catturava la luce da una lampada di calibrazione.

Norwood ha capito la genialità del design di Howe, ma ha dovuto convincere molti oppositori che avrebbe funzionato. Le persone di Hughes erano principalmente persone di elettronica, dice. E rabbrividivano all'idea di questo specchio meccanico.

Se alcuni alla Hughes erano scettici, molti ricercatori dell'US Geological Survey e della NASA erano convinti che l'MSS non potesse fornire dati utili. Conoscevano tutti le telecamere vidicon utilizzate per le prime missioni Surveyor e Apollo ed erano abituati alle immagini analogiche a pieno formato che catturavano. Si opposero all'idea di lanciare un dispositivo meccanico non testato che scansionasse riga per riga e si affidasse a uno specchio che sbatteva, di tutte le cose. Il dibattito su quale sistema debba prevalere si trascina per più di un anno. I cartografi come me erano molto sospettosi dello scanner multispettrale, che non potevamo credere avrebbe avuto integrità geometrica, avrebbe confessato in seguito il cartografo dell'USGS Alden Colvocoresses.

Gli unici che erano davvero scettici che ho incontrato non capivano davvero come funzionasse. Sapevano che c'era uno specchio che sbatteva, dice Norwood. Hanno solo sentito che era troppo grezzo. Fortunatamente, aggiunge, ha dovuto solo convincere i suoi vertici aziendali, ed erano tutte persone piuttosto intelligenti.

Quando la NASA ha chiesto una riduzione delle dimensioni, del peso e dei requisiti di alimentazione dello scanner, Norwood e il suo team hanno ridotto il design da uno scanner a sei bande a uno con quattro bande. Il prototipo, che misurava 89 x 59 x 40 centimetri, aveva uno specchio ovale da 9 x 13 pollici (fatto di berillio in modo che potesse resistere agli urti e non si deformasse o vibrasse) e i controversi paraurti che fecero rabbrividire gli ingegneri . Pesava solo 48 chilogrammi, o circa 105 libbre.

Norwood ha chiesto ai ricercatori di caricare una versione breadboard dello scanner sul retro di un camion. Era solo un mucchio di scatole, dice. Potevamo usare tutto il peso che volevamo. Girarono per la California, scansionando Half Dome, Yosemite Valley e lo skyline di San Francisco. Avendo lavorato così a lungo sulle specifiche, Norwood non è stato sorpreso dall'alta qualità delle immagini di prova.

Una versione di prova dello scanner multispettrale di Norwood ha catturato questa immagine in falsi colori di Half Dome da un camion due mesi prima del lancio di Landsat 1.

PER CORTESIA DELLA NASA

La NASA ha concluso il dibattito RBV-versus-MSS decidendo di includere entrambi sul satellite. Non c'era tempo o denaro per trasformare il prototipo di Norwood in un prodotto finale e raffinato, quindi è stato utilizzato il prototipo stesso. Come dice sua figlia, Naomi Norwood, Nessuno si aspettava che funzionasse tranne mia madre e alcune altre persone che ci hanno lavorato. La maggior parte delle persone pensava che i vidicon sarebbero stati preziosi; lo scanner è stato considerato sperimentale. La persona media non si rendeva conto di quale immagine distorta emettesse una telecamera TV, dice Norwood. Volevamo la precisione scientifica.

Un debutto strepitoso

Il 23 luglio 1972, Norwood si sedette con suo marito e il figlio minore sugli spalti della base aeronautica di Vandenberg in California mentre l'Earth Resources Technology Satellite (che in seguito sarebbe stato ribattezzato Landsat 1) veniva lanciato con il suo prototipo di MSS a bordo. Non avevo mai visto un lancio di un razzo di persona, dice. Quindi è stato eccitante.

Due giorni dopo, i ricercatori si sono riuniti al Goddard Space Flight Center della NASA per vedere i primi dati MSS tradotti in immagini. Quando scene di nuvole hanno lasciato il posto a immagini ondulate della terra, un tecnico si è lamentato del terribile motivo moiré. Ma presto si resero conto che l'immagine era delle montagne di Ouachita in Oklahoma, le linee ondulate che rappresentavano accuratamente le pieghe della catena montuosa. Un geologo aveva le lacrime agli occhi. Mi sbagliavo così tanto, ammise un altro, che era stato uno scettico sui MSS. Non mangerò il corvo. Non abbastanza grande. Mangerò il corvo.

Undici giorni dopo il lancio, una massiccia sovratensione sul satellite ha messo fuori combattimento uno dei due videoregistratori che memorizzavano immagini RBV e dati MSS raccolti mentre il satellite era fuori dalla portata delle stazioni di terra statunitensi. Tre giorni dopo, una seconda sovratensione collegata agli RBV ha scosso il satellite, facendolo puntare lontano dalla Terra, minacciando la missione. Il satellite si è raddrizzato dopo lo spegnimento degli RBV e gli ingegneri hanno deciso tranquillamente di lasciarli spenti per sempre. I dati che l'MSS di Norwood stava inviando sulla Terra, digitalmente, stavano producendo immagini straordinariamente chiare e nitide.

Andavo alle riunioni e le persone saltavano su e giù perché avevano scoperto un altro uso per i dati, dice. E non solo gli scienziati: per anni chiunque nel mondo potrebbe acquistare un'immagine Landsat di qualsiasi luogo sulla Terra per soli $ 1,25. L'accesso alle immagini e i prezzi sono cambiati nel corso dei decenni, ma nel 2009 tutto Immagini Landsat diventato disponibile gratuitamente.

L'immagine di Landsat del Monte Sant'Elena dopo l'eruzione del 1980. E Norwood, 94 anni, fa un conteggio giornaliero delle specie di uccelli.

MICHELLE GROSKOPF (NORWOOD); USGS/NASA LANDSAT

Norwood è stato coinvolto nelle successive quattro versioni di Landsat, lanciate nel 1975, 1978, 1982 e 1984; Landsats 4 e 5 hanno pilotato non solo versioni del suo MSS a quattro bande, ma anche il suo design originale. (Chiamato mappatore tematico, scansionava sei bande spettrali come aveva inizialmente immaginato, più un'altra.) Nel 1977 è passata al gruppo di sistemi elettro-ottici a Hughes, dove ha lavorato come scienziata senior e poi ingegnere di laboratorio , lavorando alla progettazione di grandi antenne attive per lo spazio e altri progetti governativi altamente classificati.

Dopo essersi ritirata nel 1989, Norwood iniziò a collezionare e restaurare orologi antichi, spesso lavorando le proprie parti per svolgere il lavoro. Continua ad assecondare un entusiasmo per tutta la vita per le auto sportive (sebbene la sua patente sia scaduta durante la pandemia, dice che la sua Mazda Miata a sei marce blu argento si comporta meglio delle sue precedenti Jaguar, MG e Alfa), ed è diventata un'appassionata di birdwatching , inviando un'e-mail a sua figlia ogni mattina con il conteggio giornaliero delle specie nel suo cortile (una volta ne contava 18).

Nel frattempo, il programma di scansione Landsat che ha dato vita tiene d'occhio il mondo dal 1972. Gli scanner hanno continuato ad evolversi nel corso degli anni e Landsat 8, lanciato nel 2013, presenta il design della scopa a spinta che aveva originariamente voleva costruire. I suoi rivelatori sono disposti lungo l'area da acquisire, campionando ogni linea mentre il satellite si muove nella sua orbita, senza che sia necessario uno specchio. Sarebbe stata la mia prima scelta, quel design, dice. Infatti ne ho configurato uno. Ma non avevamo i rilevatori, che richiedono migliaia di rilevatori senza interruzioni. Il lancio di Landsat 9 è previsto per settembre 2021.

L'impatto di Landsat è stato molto più grande di quanto chiunque avrebbe potuto immaginare nel 1972. Oltre a svolgere un ruolo chiave nell'introdurre l'era dell'imaging digitale, i suoi scanner hanno raccontato la quasi scomparsa del Lago d'Aral tra il Kazakistan e l'Uzbekistan, un lago che era il il quarto più grande prima che due dei suoi fiumi di alimentazione fossero deviati per uso agricolo. Le immagini di Landsat degli incendi del parco di Yellowstone del 1988 hanno notevolmente migliorato la nostra comprensione della scienza del fuoco. Ha anche documentato cose come il ritiro dei ghiacciai, la straordinaria crescita di Pechino e l'eruzione del Monte Sant'Elena nel 1980.

Norwood, che quest'anno ha ottenuto un premio alla carriera dall'American Society for Photogrammetry and Remote Sensing, è particolarmente lieto che Landsat sia stato in grado di riprendere parti del mondo che non erano mai state catturate prima. Ma la sua immagine Landsat preferita ha un significato più personale. Mi piace quello che ha la mia casa, dice. Catturato dal Landsat originale durante uno dei suoi primi passaggi su Los Angeles nel 1972, ora è appeso in un corridoio di casa sua. Presenta un'immagine nitida di Los Angeles e un pezzo del Pacifico, la sua modesta casa nascosta tra i contorni delle montagne di Santa Monica.

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