Sommario
Viaggiamo su frazioni significative della superficie terrestre, possiamo raggiungere qualsiasi città, zone impervie di montagna, zone rurali, ma pochi di noi sanno che fu la matematica statunitense Gladys West a definire un modello geodetico estremamente dettagliato della Terra. Gladys Mae West ha lavorato al Naval Proving Ground (ora Naval Surface Ware Center) in Virginia fino al suo pensionamento. Fu la seconda donna nera e uno dei soli quattro dipendenti neri di quel centro di ricerca. Il suo contributo più significativo fu quello di mettere insieme modelli della forma della Terra usando dati satellitari che le permisero di definire uno schema accurato che sarebbe diventato la base del Global Positioning System (GPS).
Abstract
We travel over significant fractions of the Earth’s surface, far from considering air travel a feat. We can reach any city, mountainous areas, rural areas, lakes, archaeological sites, but few of us know that it was US mathematician Gladys West who defined an extremely detailed geodetic model of the Earth. Gladys Mae West worked at the Naval Proving Ground (now the Naval Surface Ware Center) in Virginia until her retirement. She was the second black woman and one of only four black employees at that research center. Her most significant contribution was putting together models of the Earth’s shape using satellite data that allowed her to define an accurate pattern that would become the basis of the Global Positioning System (GPS).
Keywords
Gladys West, Global Positioning System (GPS), Hidden Figure, History of Computer Science, Women in Science, NASA
Orbite, Geoidi ed Ellissi
Il 4 ottobre del 1957, con grande stupore di William Guier e George Weiffenbach dell’Applied Physics Laboratory della Johns Hopkins University, venne intercettato uno strano segnale: l’Unione Sovietica aveva lanciato in orbita il primo satellite artificiale, lo Sputnik, che, con i suoi cinquantotto centimetri di diametro e le due coppie di antenne, era stato in grado di inviare segnali radio alla Terra per circa tre mesi. Per le imposizioni dovute alla Guerra Fredda, Guier e Weiffenbach rimasero purtroppo solo degli spettatori, nell’impossibilità di dare eco a quell’evento inaspettato. I due scienziati erano riusciti a localizzare non soltanto il trasmettitore, ma si erano anche trovati nella condizione di poter stabilire quale fosse la posizione esatta del satellite mentre effettuava le sue trasmissioni1. Fu grazie a questa intuizione che vennero avviati studi e ricerche che, negli anni a venire, portarono alla formalizzazione del GPS Project (Global Positioning System).
Alla fine degli anni Sessanta, la Marina, l’Aeronautica e l’Esercito degli Stati Uniti avevano avviato, in maniera del tutto indipendente, progetti di ricerca su sistemi di radionavigazione, perseguendo l’obiettivo di fornire una copertura del segnale senza interruzioni, che valicasse qualsiasi condizione atmosferica e che fosse estremamente preciso. Per coordinare i tre gruppi, il Dipartimento della Difesa istituì, nell’aprile del 1973, un comitato direttivo congiunto, designando l’Aeronautica Militare come agenzia leader per convogliare i vari progetti sulla navigazione satellitare in un unico sistema.
Il colonnello Brad Parkinson ebbe l’incarico di negoziare tra i tre enti militari per prendere in considerazione le esigenze di tutti. Parkinson avviò il programma System 621B che prevedeva la possibilità di definire coordinate geografiche basandosi su un sistema di riferimento tridimensionale2: le sperimentazioni già avviate mostravano lentezza di risposta, capacità di posizionamento solo bidimensionale e copertura limitata (si registravano periodi di assenza del segnale addirittura in ore). Bisognava soprattutto superare il grosso scoglio della bidimensionalità usata già per le mappe o le carte nautiche, che di fatto distorceva l’aspetto tridimensionale della Terra, rapportando ogni punto alle sole latitudini e longitudini (rappresentate rispettivamente da cerchi paralleli all’equatore e da cerchi perpendicolari alle latitudini)3. Miliardi di dollari più tardi, esattamente nel 1995, gli Stati Uniti riuscirono a disporre di un sistema completo, corredato di trentotto satelliti che giravano intorno al globo a una distanza di circa 20.000 chilometri; dopo altri cinque anni, seguendo gli standard concordati già nel 1884 alla International Meridian Conference di Washington D.C., il GPS fu aperto anche all’uso civile.
Si tende a dimenticare che, per ricavare una posizione sulla Terra, bisogna anche conoscere la vera natura della sua forma irregolare e dei suoi parametri gravitazionali che influiscono sulle orbite dei satelliti.
Alcune delle menti più brillanti di quell’epoca concentrarono i loro sforzi per concettualizzare e riunire questi elementi: sin da subito apparve evidente che si sarebbe dovuto lavorare su grosse masse di dati, frutto di calcoli lunghi e laboriosi. Toppo primitivi i computer a cui si chiese soccorso e neanche del tutto affidabili: strumenti e risorse così limitati misero a dura prova le capacità matematiche umane. La matematica Gladys West dedicò quarantadue anni a queste ricerche; lavorò per lo US Naval Surface Warfare Centre, rispondendo all’esigenza primaria del Dipartimento della Marina che necessitava della definizione di una banca dati di misure altimetriche radar di precisione dell’ordine di “dieci cm”4 affermando profeticamente, già nel 1986, che «questi dati permetteranno di migliorare i modelli gravitazionali richiesti dai sistemi avanzati di missili balistici lanciati da sottomarini.»5
Gladys Mae Brown, dal tabacco alla geodesia
Madre di tre figli, nonna di sette nipoti, nessuno si aspetterebbe mai che la donna minuta dal sorriso dolce e sincero abbia dovuto subire profonde discriminazioni e che, solo grazie alla sua incredibile determinazione, abbia potuto realizzare il suo sogno. Proprio attraverso queste aspirazioni e ambizioni, ma anche tragedie della sua vita, Gladys Mae Brown, la ragazza cresciuta nella contea di Dinwiddie, a sud di Richmond, riuscì a opporsi all’unica certezza che le riservava il futuro: raccogliere tabacco, mais o cotone, come faceva suo padre, o seguire le orme della madre e avere la fortuna di essere ammessa in una fabbrica a battere le foglie di tabacco e sminuzzarle in pezzi piccoli per sigarette e pipe.
Per l’appassionata liceale della Dinwiddie Training School, l’unica via d’uscita verso una vita migliore era studiare:
Mi ricorderò per sempre di essere cresciuta in quella piccola fattoria nella contea di Dinwiddie, in Virginia. Ricordo di aver attraversato i binari della ferrovia e di aver camminato per tre miglia fino alla segregata Butterwood Road School. Era lo stereotipo della piccola scuola di una sola stanza, con mobili arrugginiti e decrepiti, soffitti che a volte perdevano acqua e libri sempre di seconda mano. Tutti i bambini di colore della zona, dalla prima alla settima classe, si affollavano in una stanza, con un insegnante sovraccarico di lavoro e grossolanamente sottopagato. Gli insegnanti neri erano pagati circa la metà degli stipendi delle loro controparti bianche. I bianchi lo chiamavano separato ma uguale, ma non c’era nulla di uguale. Ogni giorno desideravo e sognavo di avere di più – più libri, più aule, più insegnanti, e più tempo per sognare e immaginare come sarebbe stata la vita se solo avessi potuto volare via dal faticoso e apparentemente infinito lavoro nella nostra fattoria di famiglia6.
Il duro lavoro e la continua crescita personale e professionale, ma anche la guida di persone straordinarie, le permisero di realizzare questi sogni7. Terminati gli studi superiori, grazie al sostegno dei genitori e dei fratelli, riuscì a ottenere una borsa di studio per la Virginia State University, dove si laureò in matematica nel 1952: un caso eccezionale se si pensa che, soprattutto nella Virginia dominata dalle discriminazioni razziali, l’accesso a questa facoltà era per lo più consentito agli uomini. «Ti sentivi un po’ diversa. Non ti trovavi a tuo agio come in economia domestica.»
Era un’epoca di grandi cambiamenti sociali ma, nonostante fossero stati fatti alcuni progressi, le donne si trovavano ancora ad affrontare notevoli disuguaglianze. A quei tempi, l’insegnamento era l’unico percorso di carriera per le donne; in tutti gli altri campi c’erano ancora molte porte chiuse. Anche la giovane matematica seguì questa strada, ma solo dopo due anni di insegnamento di scienze e matematica a Martinsville, tornò a studiare per seguire un master in Public Administration. Nel 1956, Gladys venne assunta presso lo US Naval Weapons Laboratory di Dahlgren. Questo centro di ricerca della Virginia è stato per parecchi anni in prima linea nella corsa allo spazio; ha poi cambiato il nome in Naval Space Surveillance Center fino al 2004, anno in cui l’Aeronautica Militare ha preso le redini della ricerca spaziale.
Data la sua formazione, Gladys Brown ebbe il ruolo iniziale di elaborare dati desunti dai satelliti in orbita, entrando a far parte della divisione di programmazione e analisi scientifica del centro di calcolo di Dahlgren.
Facevo i calcoli a mano con l’aiuto di una calcolatrice [meccanica] Marchant8, ma in coincidenza con il mio arrivo a Dahlgren, era entrato in scena un nuovo computer, il calcolatore IBM NORC, Naval Ordnance Research Calculator: significò per me imparare a programmare ed essere pronta a saper comprendere gli errori del computer. Era il più grande computer della Marina al momento della sua installazione, è stato emozionante perché era così veloce e si potevano codificare programmi molto grandi. Aveva 2.000 posizioni di memoria […] era fantastico. Poi, dopo non ricordo quanti anni, sarebbe arrivato un nuovo computer, credo lo chiamassero Stretch, e io ho programmato e codificato per lo Stretch9.
All’inizio degli anni Sessanta, Gladys venne coinvolta nel Progetto 29V, una ricerca pionieristica che doveva rivelare la regolarità del moto di Plutone rispetto a Nettuno, basata su cinque miliardi di calcoli aritmetici che richiedevano all’incirca cento ore di tempo di calcolo del NORC. Bisognava cioè dimostrare un fenomeno noto come “risonanza orbitale”10 ovvero che per ogni due rivoluzioni compiute da Plutone, Nettuno ne avrebbe completate tre. Una volta avviata la sperimentazione, ci si rese subito conto che l’orbita di Plutone appariva molto eccentrica, quasi di forma ovale: anche se le due orbite non si intersecano mai, in realtà, il potenziale di entrambi i pianeti, molto vicini l’uno all’altro, faceva sospettare che le loro reciproche forze gravitazionali si influenzassero a vicenda, andandone a modificare le loro traiettorie. La deduzione di Gladys Brown fu che, a causa del rapporto della loro risonanza (2:3), Nettuno e Plutone non si avvicinavano mai più di 17 AU (Unità Astronomiche = ~93 milioni di miglia), ovvero che la risonanza risultava estremamente stabile e che quindi le loro rivoluzioni non si sarebbero mai influenzate reciprocamente. Sulla base di questi risultati, nel dicembre del 1964, il Dipartimento della Marina Militare conferì al team di programmazione un Award of Merit for Group Achievement.
Erano gli anni in cui imperversava una feroce battaglia per i diritti civili in tutto il Paese e in particolare nel sud, anni in cui ci si concentrava particolarmente sulla segregazione razziale. Gladys, seconda donna afroamericana mai assunta su soli quattro dipendenti di colore, aveva stretto rapporti con uno di questi, un matematico di nome Ira West, che lavorava sui sistemi missilistici sottomarini. Ira sarebbe diventato il suo compagno di vita, l’uomo che le è ormai accanto da più di sessant’anni. Grande appassionato di matematica, ha continuato a dedicarsi, fino al termine della sua carriera, alla ricerca, rinunciando anche alla grande opportunità di diventare giocatore di baseball professionista, cosa che avrebbe sicuramente cambiato il percorso della sua vita. La signora West, non potendosi impegnare direttamente in proteste politiche, intraprese una rivoluzione diversa, quella di concentrarsi nel suo lavoro, di farlo al meglio delle sue capacità, sperando di dare un contributo alla stigmatizzazione dei neri. Scindendo intelligentemente il lavoro dalle questioni familiari, è rimasta per tutta la sua vita lavorativa a Dalghren, occupandosi inizialmente di balistica e più tardi di geodesia e diventando, a sua insaputa, la “signora del GPS”.
«La Terra non è rotonda»
«La Terra non è rotonda e noi dovevamo capire con precisione quale fosse la sua forma.».11 I satelliti sarebbero risultati utili, secondo Gladys West, anche per definire posizioni corrette sul globo terrestre.
Per raggiungere tali obiettivi, nel suo gruppo di ricerca si pensò di definire un modello della Terra irregolare, per il quale la gravità risultasse uguale in ogni suo punto. Assumendo come riferimento la superficie degli oceani, prolungati idealmente anche sotto i continenti, e supponendo le masse d’acqua libere da perturbazioni dovute a maree, correnti, variazioni di temperatura o movimenti sismici, si arrivò a definire una superficie del livello medio del mare, chiamata Geoide. Per essa non fu possibile trovare un’adeguata rappresentazione matematica: quella che più le si approssimava, sembrava essere l’Ellissoide di rotazione (a tre assi, secondo gli studi più recenti) per il quale gli scostamenti massimi dal Geoide erano dell’ordine di qualche centinaio di metri.
Tuttavia, la verticale in un punto al Geoide (fisicamente individuabile col filo a piombo perpendicolare alla superficie) non coincide normalmente con la perpendicolare all’Ellissoide: l’angolo tra le due viene definito deviazione della verticale ed è una grandezza che assume valori dell’ordine del secondo12 . Questo implica che, nella pratica operativa, mentre le misure sono eseguite direttamente sul Geoide, i calcoli sono effettuati sulla superficie geometrica dell’Ellissoide (riferimento su cui è matematicamente possibile operare).
Dato questo riferimento, per conoscere la posizione esatta di un punto della superficie terrestre che ha un’elevazione maggiore rispetto al livello del mare, si fa riferimento alla cosiddetta “altezza ortometrica” che è definita come la lunghezza del segmento di verticale compresa fra il punto e il Geoide. Il valore dell’altezza ortometrica può essere determinato conoscendo il valore del geoide per una data posizione (ad esempio, la latitudine e la longitudine che i satelliti potrebbero fornire) e l’altezza derivata dal satellite sopra un ellissoide di riferimento.
Grazie al GPS e a quei modelli della Terra che Gladys West ha contribuito a sviluppare, sia le posizioni orizzontali che le elevazioni possono essere determinate, in tempo reale, con un errore di pochi centimetri e per qualsiasi punto della Terra.
Per studiare le varie forze che distorcono la forma della Terra, come la gravità o le maree, e per definire come tali forze perturbano anche le orbite dei satelliti, Gladys ha sviluppato complessi algoritmi che la Marina Militare statunitense ha reso disponibili da pochi anni. Questi documenti rivelano la complessità di tali concetti computazionali che sono sempre estremamente dettagliati per quel che riguarda la descrizione delle fasi di progettazione, programmazione e test dei risultati.
Nel 1975 Gladys West divenne project manager per il Geodynamics Experimental Ocean Satellite (GEOS-3), che confermò concettualmente che gli altimetri radar satellitari potevano essere impiegati per le misure di geodesia oceanica, come ben evidenziato nel suo articolo del 1979:
I dati vengono trasmessi dall’altimetro in modalità a impulso lungo o a impulso corto. La modalità a lungo impulso 1 è utilizzata per operazioni globali volte a mappare la forma generale del geoide con una precisione di 5 m. Le modalità a breve impulso 1, 2 e 3 sono utilizzate per mappare i parametri oceanografici e geodetici che variano rapidamente. L’elaborazione al NSWC si è concentrata principalmente sui dati a breve impulso. I dati sono registrati a una velocità di 10 punti/s o 100 punti/s per ogni passaggio del satellite sulla stazione di telemetria. Un passaggio è diviso in grandi frame composti da 20, 32 e 320 punti di dati. Il frame principale di 20 punti di dati copre un intervallo di tempo di 2,0s in modalità a lungo impulso 1. Il numero di punti dati e la lunghezza dell’intervallo di tempo sono gli stessi per la modalità a breve impulso 1 e per la modalità a lungo impulso 1.13
Questi studi portati avanti a Dahlgren richiedevano una collaborazione con altri gruppi di ricerca, tra cui anche il Naval Research Laboratory di Washington, D.C. L’attività collaborativa con questo gruppo fu per Gladys piuttosto limitata, e non perché lei non ne fosse all’altezza, ma perché spostarsi, come lei stessa afferma nella sua autobiografia, risultava piuttosto complicato: «C’erano hotel che non volevano che vi soggiornasse gente di colore.»
Nel 1978 le venne assegnato il nuovo ruolo di responsabile per il progetto SEASAT (SEA surveillance SATellite)14 , già avviato dalla NASA nel 1972, che coinvolgeva il primo satellite lanciato in orbita il 26 giugno del 1978 in grado di produrre immagini dallo spazio. Lo scopo della missione fu inizialmente legato a studi oceanografici, ma il radar ad apertura sintetica (Synthetic Aperture Radar-SAR)15 posizionato sul satellite risultò adatto anche per osservazioni geologiche. La missione terminò dopo centodieci giorni a causa di un corto circuito nel sistema elettrico del satellite, ma restituì un elevato numero di osservazioni degli oceani e della Terra: «La scomparsa precoce di SEASAT avvenne il 9 ottobre 1978, dopo circa 1000 rivoluzioni.»16
Dalla metà degli anni Settanta fino a tutti gli anni Ottanta, Gladys West sviluppò complessi algoritmi per il computer IBM 7030 Stretch per definire una simulazione geodetica della Terra estremamente accurata. Questo modello sarebbe poi diventato la base del sistema satellitare GPS, che oggi è ampiamente utilizzato per innumerevoli applicazioni, dalla navigazione alla comunicazione.
La sua idea fu quella di raccogliere informazioni dai satelliti orbitanti e di concentrarsi su quei dati che le avrebbero consentito di determinarne l’esatta posizione, anche durante la trasmissione. Poiché questi dati richiedevano elaborazioni complesse, Gladys si preoccupò anche di scrivere il software in grado di calcolare con precisione le altezze tra il satellite e la Terra, facendo riferimento, per la prima volta, alle specifiche elevazioni della sua superficie. La comunità scientifica fino a quel momento non aveva desunto chiaramente quale fosse la forma del nostro pianeta ma, grazie alla sua idea, si diede vita a un modello matematico senza precedenti, che per giunta ne costituiva una riproduzione affidabile.
Gladys West (a destra) con il gruppo di lavoro di Dahlgren -1980
I dati rilevati dal satellite GEOSAT, mandato in orbita il 12 marzo del 1984, le permisero infatti di creare simulazioni affidabili: West ne pubblicò un resoconto accurato e dettagliato dal titolo “Data Processing System Specifications for the GEOSAT Satellite Radar Altimeter” nel quale spiegava come, per generare un modello estremamente preciso, era stato necessario implementare complessi algoritmi per tener conto delle variazioni di gravità, delle maree e delle altre forze che influiscono sulla distorsione della forma della Terra. Questo articolo venne pubblicato da West con l’intento di indicare quali fossero le procedure che consentivano di aumentare l’approssimazione delle altezze dei geoidi e della deflessione verticale, componenti importanti della geodesia satellitare: «Il Naval Surface Weapons Center (NSWC) ha come responsabilità lo sviluppo di un sistema di analisi per la riduzione delle misure del radar altimetrico al miglior valore stimato lungo le altezze dei geoidi e le deviazioni delle verticali.»
In quest’ottica, nel suo articolo spiega come sono definite alcune misure:
La misura dell’altimetro è determinata calcolando il tempo necessario per trasmettere il segnale radar dalla navicella spaziale alla superficie dell’oceano e per riflettersi sulla navicella. Il segnale radar potrà subire interferenze ambientali durante il transito. […] Le correzioni per gli effetti ambientali sono calcolate dal correttore (ENVCOR), che prende come input l’orbita precisa, la tabella delle macchie solari, la tabella dei tempi, i campi climatologici, le ampiezze e le fasi delle maree. L’output, scritto in un file temporaneo, consiste nelle correzioni ionosferiche, troposferiche umide, troposferiche secche, barotropiche e di marea per i punti di dati sugli oceani.17
Nel rapporto prodotto da Gladys West si fa riferimento a file che contengono dati che regolano queste relazioni; il Filtered Geophysical Data o «FGD è composto dalle altezze tracciate dai geoidi, dalle deviazioni verticali, dalle altezze della
Ellissoide e Geoide e altezze della superficie terrestre-Data Processing System,p.18.
superficie del mare, dalle correzioni ambientali, dalle statistiche e dagli indicatori di qualità dei dati.»18 Questi file comprendono anche gli Intermediate Geophysical Data Record (IGDR) che fanno riferimento alle rilevazioni oceaniche e ai ghiacciai, e includono le precise correzioni orbitali e ambientali.
Nell’articolo vi è anche un’ampia sezione dedicata al trattamento dei dati del satellite GEOSAT utili per gli studi geodetici. Questi dati, scrive Galdys West, venivano memorizzati su “nastri d’archivio” (la tecnologia usata era quella delle memorie magnetiche), le unità di memoria di cui erano dotati i “computer che occupavano intere stanze” installati presso il Naval Surface Weapons Center e che certamente non erano semplici da programmare. Gladys lo fece non con poche difficoltà, riscontrate soprattutto nell’implementare le equazioni necessarie per l’elaborazione dei dati del satellite GEOSAT: anche nella programmazione si muovevano i primi passi e spesso non si riusciva a simulare un processo mediante linee di codice; queste ultime dovevano essere spesso ricontrollate o addirittura riscritte.
The Hidden Figure
Essere neri nel Sud degli Stati Uniti, negli anni Trenta del secolo scorso, significava che in ogni aspetto della società civile si era divisi dai bianchi. Gladys West, già vittima della cosiddetta segregazione scolastica, fu estremamente determinata a proseguire gli studi. Nonostante le sue capacità ha dovuto continuamente convivere con il sentirsi inferiore, sentimento profondamente radicato e sentito da molti afroamericani. Tutte queste sfide e queste difficoltà l’hanno portata, nel corso della sua vita, a lottare sempre di più, a spingerla a lavorare il più duramente possibile. A partire dagli anni Quaranta, sebbene ci fosse una forte apertura alle donne per quel che riguardava l’occupazione nei campi scientifici (l’informatica era agli albori e la programmazione era considerata per lo più una attività femminile), le prospettive per le donne di colore furono molto minori e per giunta niente affatto durature19. Gladys non si è mai lasciata scoraggiare e ha colto l’opportunità di proporsi al Naval Weapons Laboratory che in quegli anni aveva un disperato bisogno di matematici capaci. Indipendentemente dagli “intoppi razziali”, il suo curriculum e le sue grandi capacità le fecero ottenere senza alcun problema quel lavoro.
Erano gli anni della corsa allo spazio; vi era l’urgenza di lavorare sulle forze gravitazionali e orbitali per avere una più profonda comprensione astronomica della Terra. Gladys ha utilizzato tutte le sue conoscenze matematiche, controllando e ricontrollando equazioni elaborate insieme a grandi masse di dati, lavorando incessantemente fino a garantirne assoluta correttezza. Ralph Neiman, capo del suo dipartimento, nel 1979 riconobbe queste sue capacità tanto da proporla come responsabile del progetto SEASAT. Neiman ha anche riconosciuto le molte ore che la matematica ha dedicato al progetto (al di là di quelle previste per contratto di lavoro) sostenendo che, dimezzando i tempi di elaborazione dei dati, ha contribuito a far risparmiare molte migliaia di dollari: «Gladys è riuscita a scrivere e pianificare l’esecuzione di diversi algoritmi altamente complessi per l’analisi di enormi quantità di dati in modo efficiente e tempestivo», ha dichiarato20.
Per avere un quadro accurato della storia della tecnologia, rimane fondamentale inserire nella documentazione storica anche i contributi delle donne e degli uomini di colore che hanno contribuito al suo sviluppo21. L’assenza di documentazione relativa al lavoro della matematica West porta a pensare quasi che il suo contributo sia inesistente; eppure, ha avuto un ruolo fondamentale in questo campo. Evidenziare il suo lavoro può aiutare a illuminare quei confini ancora abbastanza oscuri che esistono tra tecnologia e non-tecnologia22. Nel 1988 Gladys West ha lasciato la sua attività lavorativa. Quel mondo che aveva contribuito a cambiare era completamente all’oscuro dei suoi contributi. Dopo venti anni, il 6 dicembre del 2018, è stata inserita nella Hall of Fame dell’Aeronautica Militare degli Stati Uniti: in una cerimonia in suo onore al Pentagono è stata riconosciuta come una delle principali protagoniste del programma spaziale. In quell’occasione ha dichiarato che la sua più grande speranza è che il suo esempio serva da ispirazione per altre donne: «Il mondo è più predisposto a rendere le cose più facili per le donne. Ma devono ancora combattere.» 23
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W.H. Weiffenbach-G.C. Guier, Genesis of Satellite Navigation, «Johns Hopkins APL Technical Digest», 19 (1998), n. 1, pp. 14-17. Per rispettare i protocolli della Guerra Fredda, Guier e Weiffenbach furono solamente degli osservatori, sebbene fossero stati in grado di calcolare la traiettoria del satellite. Dopo tre mesi, lo Sputnik uscì fuori orbita non riuscendo più a inviare segnali alla Terra.
↩︎
B.W. Parkinson, GPS Eyewitness: The Early Years, «GPS World», vol. 5 (1994), n. 9, pp. 32-45. Parkinson aveva affisso alla parete del suo ufficio il seguente slogan: «la missione di questo Ufficio sarà quella di sganciare cinque bombe nello stesso punto.» Per la prima volta, nella Guerra del Golfo del 1991, l’esercito degli Stati Uniti riuscì a mettere in pratica questo obiettivo.
↩︎
Le latitudini sono cerchi che corrono in parallelo est-ovest all’equatore, che è di zero gradi. Le longitudini corrono da nord a sud, perpendicolarmente alle latitudini, ma il punto di partenza è arbitrario poiché non ci sono posizioni uniche come l’equatore o i poli. Dato il dominio dell’Impero britannico nel XIX secolo, gli inglesi hanno preso la decisione arbitraria di posizionare il meridiano principale (zero) a Greenwich in Inghilterra. ↩︎
Un radar, che a risoluzioni misurabili in centimetri, desume l’altezza in cui si trova il satellite su cui è posizionato, fornisce dati estremamente utili per le più disparate applicazioni ed è anche in grado di rilevare, su scala globale, variazioni estremamente piccole dell’altezza (media) della superficie oceanica. Il livello del mare, infatti, è ben lungi dall’essere costante poiché è influenzato, sia spazialmente che temporalmente, da anomalie del campo gravitazionale, dalle maree e dalla presenza di correnti e di rilievi sottomarini. ↩︎
G.B. West, Data Processing System Specifications for the GEOSAT Satellite Radar Altimeter, Naval Surface Weapons Center, Report NSWC TR 86-149, 1986, p. 1. ↩︎
G.B. West-M.R. Jackson, It Began with a Dream: Dr. Gladys West, Igwest Publishing, 2020, p. 1. (traduzione mia). Gran parte delle citazioni di Gladys West che seguiranno in questo scritto, saranno prese da questo volume autobiografico. ↩︎
Soltanto in poche occasioni Gladys West ha fatto riferimento all’ambiente in cui è cresciuta e alle divisioni razziali che rappresentavano una “normalità” nella Virginia degli anni Quaranta/Cinquanta del secolo scorso: per la giovane studentessa di colore erano previste solo scuole dedicate, ovviamente diverse da quelle dei “bianchi”, le quali si potevano raggiungere unicamente con autobus separati. ↩︎
La storia della Marchant è anche l’inizio della storia delle macchine calcolatrici negli Stati Uniti. In una stanza sul retro di un piccolo negozio nel centro di Oakland, in California, Rodney e Alfred Marchant, rispettivamente uomo d’affari e uomo appassionato di meccanica, associati in una partnership con altri due fratelli, Gordon, che gestiva una fonderia, e Cyril, venditore ambulante, ha avuto luogo la nascita della prima macchina calcolatrice meccanica. Il primo modello, chiamato Standard, era una calcolatrice a leva, azionata tramite una manovella. La vendita delle macchine incoraggiò i fratelli Marchant a registrare il marchio e nel 1913 venne adottato il nome Marchant Calculating Machine Company. M. Zack-E. Landry (eds.), Research in History and Philosophy of Mathematics: The CSHPM 2015, Birkhäuser, Switzerland 2016, p. 207. ↩︎
Nove volte su dieci, i programmi non davano i risultati aspettati e quindi bisognava procedere con la faticosa fase di analisi per scoprire cosa non fosse stato programmato correttamente. G.B. West-M.R. Jackson, It Began with a Dream, cit., p. 72. ↩︎
Nella meccanica celeste, la “risonanza orbitale” avviene quando due corpi hanno rivoluzioni tali che il loro rapporto è esprimibile in frazioni di numeri interi piccoli e quindi i due corpi esercitano, l’un l’altro, una regolare influenza gravitazionale. Questo fenomeno può stabilizzare le orbite dei due pianeti e proteggerle da perturbazioni gravitazionali ↩︎
G.B. West-M.R. Jackson, It Began with a Dream, cit., p 131. ↩︎
In generale, quest’angolo è diverso da zero, ma ciò non esclude che in certi luoghi (Monte Mario per l’Italia) la verticale coincida con la normale al geoide; quindi, l’angolo di deviazione della verticale è pari a zero e al geoide si può sostituire l’ellissoide. ↩︎
G.B. WEST, Smoothing of Geos 3 Satellite Radar Altimeter Data, «Journal of Geophysical Reasearch», 84 (1979), n. B8, p. 4055. ↩︎
I dati necessari per il progetto Seasat furono elaborati da un gruppo di lavoro, lo User Working Group (UWG), che inglobava l’Office of the Oceanographer della Marina militare statunitense, il Fleet Numerical Weather Center di Monterey, il Navy Surface Weapons Center di Dahlgren, coordinato da Gladys West, il Naval Research Laboratory della Johns Hopkins University, l’Applied Physics Laboratory (APL), l’Office of Naval Research e il Navy/NOAA Joint Ice Center. Si sono raccolte più informazioni sugli oceani di quante ne fossero state acquisite nei precedenti cento anni di ricerca. Il satellite era stato progettato per fornire misurazioni dei venti sulla superficie del mare, delle temperature della superficie del mare, dell’altezza delle onde, delle onde interne, del contenuto di acqua liquida atmosferica, delle caratteristiche del ghiaccio marino e della topografia degli oceani. SeaSat forniva una copertura globale del 95%, ogni 36 ore. S.W. McCandless, Jr., The Origin, Evolution and Legacy of SeaSat, «Proceedings of IGARSS (IEEE International Geoscience and Remote Sensing Symposium)», Toulouse, France, July 21-25, 2003. ↩︎
I processi geofisici che avvengono a diversi chilometri sotto la superficie terrestre, come il movimento di una faglia sismogenetica, l’accumulo di magma, la variazione di pressione nei serbatoi magmatici, provocano in molti casi deformazioni della superficie terrestre che possono essere misurate con metodi geodetici e con tecniche di telerilevamento come quelle SAR. I risultati di tali misure e la successiva modellazione geofisica delle sorgenti, causa delle deformazioni, possono fornire informazioni fondamentali per la valutazione del rischio vulcanico e sismico e per la corretta pianificazione delle attività umane e del territorio ↩︎
G.B. West, Mean Earth Ellipsoid Determined From SEASAT 1 Altimetric Observations, «Journal of Geophysical Research», 87 (1982), n. B7, p. 5538. ↩︎
17 G.B. West, Data Processing System Specifications, cit., p. 7. ↩︎
Ivi, p. 3. ↩︎
Cfr. C. Petrocelli, Il computer è donna. Eroine geniali e visionarie che hanno fatto la storia dell’informatica, Edizioni Dedalo, Bari, 2019. ↩︎
J. Long, Celebrate Black History Month: When you use your GPS, remember Gladys West, «The Atlanta Voice», 7 febbraio 2018. ↩︎
R. Arvid Nelsen, Race and Computing: The Problem of Sources, the Potential of Prosopography, and the Lesson of Ebony Magazine, «IEEE Annals of the History of Computing», vol. 39, no. 1, January-March 2017, pp. 29-51. ↩︎
N.E. Lerman, Categories of Difference, Categories Power Bringing Gender and Race to the History of Technology, Technology and Culture Vol. 51, No. 4 (October 2010), p. 894. ↩︎
G.B. West, M.R. Jackson, It Began with a Dream, cit., p. 177 ↩︎
