Kvinden, der bragte os verden

For et halvt århundrede siden opfandt Virginia Tower Norwood '47 den første multispektrale scanner til at afbilde Jorden fra rummet. Landsat 1 og dens efterfølgere har scannet planeten kontinuerligt lige siden.

Ved

• Alice Dragoon arkiv side

29. juni 2021

Michelle Groskopf

Havde Virginia Tower Norwood lyttet til sin gymnasievejleder, var hun blevet bibliotekar. Hendes egnethedsprøve viste en bemærkelsesværdig facilitet med tal, og i 1943 kunne han ikke komme på nogen bedre måde for en ung kvinde at bruge sådanne færdigheder på. Heldigvis led Norwood ikke af den samme mangel på fantasi. Hun var en hilsen fra hendes gymnasieklasse i Philadelphia, og hun havde længe fortæret logiske gåder og brugt den glideregel, som hendes far havde givet hende i en alder af ni. Norwood ignorerede sin rådgivers råd og søgte til MIT.

Hun ville fortsætte med at blive en banebrydende opfinder inden for det nye område af mikrobølgeantennedesign. Hun designede senderen til en rekognosceringsmission til månen, der ryddede vejen for Apollo-landingerne. Og hun udtænkte og ledede udviklingen af ​​den første multispektrale scanner til at afbilde Jorden fra rummet - den første i en række af satellitbaserede scannere, der kontinuerligt har afbildet verden i næsten et halvt århundrede.

Når hun ser tilbage, siger hun, har hun aldrig rigtig overvejet en karriere inden for biblioteksvidenskab: Jeg kan ikke stave.

Den bedste skole i verden

Virginia Tower Norwood i Greenwich i løbet af hendes andet eller tredje år på MIT.

TILLADELSE AF VIRGINIA NORWOOD

MIT holdt undervisning året rundt under Anden Verdenskrig, så Norwood ankom til Cambridge i sommeren 1944, kort efter hendes gymnasieeksamen. Alumnen, der havde interviewet hende, indrømmede, at han aldrig havde interviewet en kvinde før (og fortalte hende, at hun var mindre uhyggelig end de MIT-kvinder, han havde kendt), men hun blev ikke afskrækket, da hun fandt sig selv en af ​​kun omkring et dusin kvinder i hendes klasse. MIT havde dengang ingen sovesale til kvinder, så hun lejede et værelse i en lejlighed på Central Square, hvor hun gik til campus på dejlige dage eller tog sporvognen fra Mass. Ave. for en krone i dårligt vejr. Kvinder fik kun lov til at spise i sovesalene som gæster af mandlige studerende; hun ernærede sig ofte af toast og tomater i skiver.

Som den ældste datter af en hærofficer blev Norwood øvet i at slå rødder, hvor hun end befandt sig. Hun havde boet i Panama (hvor hun havde set verdens største båd sejle gennem kanalen), i Oklahoma (hvor hun havde sluttet sig til en bereden pigespejdertrop) og i Bermuda. Da militærfamilier blev sendt tilbage til fastlandet efter Pearl Harbor, havde hun gået på fem forskellige gymnasier. På MIT fandt hun hurtigt vej til instituttets ene dedikerede kvindelige rum, Cheney Room – en suite med et køkken, et kontor med et par skriveborde, tre senge, et brusebad, skabe til bøger og en stor, dejlig stue. med et flygel. Der ville det lille kontingent af MIT-kvinder samles for at tale, studere og lave mad.

Virginia Tower Norwood som Birdie i en MIT Dramashop-produktion af De små ræve .

TILLADELSE AF VIRGINIA NORWOOD

Skønt hun var chokeret over at høre, at næsten alle hendes klassekammerater også havde været salutatorer eller valedictorians, var hun så godt forberedt, at hun tog fem kurser i stedet for de sædvanlige fire i flere semestre. Jeg arbejdede ikke mit første år eller deromkring, siger hun. At lytte i klassen og lave p-sæt var tilstrækkeligt, hvilket gav masser af tid til at udforske Boston, vandre i dens parker og socialisere.

Da der var så mangel på kvinder, kunne vi have en date hver aften, hvis vi ville, siger hun og tilføjer, at en klassekammerat var stolt af at have datet næsten alle kvinder i vores klasse. At være i, hvad hun kalder et hav af mænd, gjorde hende til en shoo-in til roller i Dramashop-produktioner ( Vigtigheden af ​​at være seriøs og De små ræve blandt dem). Men det kunne også gøre livet akavet; en professor, der rutinemæssigt scannede klasseværelset, mens han forelæste, ville uundgåeligt finde sit blik på Norwoods ben, ryste sig selv og genstarte sit fejning af lokalet. Og de tre gange om ugen, kvinder fik lov til at svømme i MITs pool, tog mænd modvilligt badedragter på.

(Mærkeligt nok kunne kvinder på instituttet på en eller anden måde være lige så usynlige, som de var iøjnefaldende. År senere ville Norwood støde på alumner fra hendes æra, som hævdede, at de ikke havde anet, at MIT var coed.)

I sin fjerde periode befandt Norwood sig endelig i en klasse, der ikke kom let. Efter at have kæmpet i fysik og opnået en gennemsnitskarakter, tog hun vinteren 1946 fri og lærte sig selv stoffet ved at gennemgå alle problemer i lærebogen. Hun vendte tilbage til MIT det forår, hvor hun delte en to-værelses lejlighed i Bexley Hall med tre andre kvinder og tog alle kandidatklasser sine sidste fire semestre.

Jeg synes, jeg har fået en rigtig god uddannelse i matematik og fysik, siger hun. Hun fik endda en chance for at studere hos den anerkendte matematiker Dirk Struik, som normalt ikke underviste studerende, men som blev presset i tjeneste for førsteårsfysik under krigen, åbnede lærebogen og sagde, hvad ville fysikafdelingen have, at jeg skulle undervise i. dig i dag? Hun tog også et læsekursus på kandidatniveau i analytisk geometri med ham. Vi troede, vi var i verdens bedste skole, siger hun. Og at have en MIT-grad - et faktum, der ville overraske mange kolleger - gav hende selvtillid, da hun skabte en karriere, hvor matematik og fysik var afgørende, og kvinder en sjældenhed.

En vanvittig jobsøgning

Dagen efter at have afsluttet sin bachelorgrad i matematik, giftede hun sig med Larry Norwood, hendes tredje semesters calculus-instruktør og præsident for MITs matematikklub, som på det tidspunkt var en kandidatstuderende ved Yale. Det blev hurtigt klart, at få potentielle arbejdsgivere ville ansætte en kvindelig matematiker. Ved et interview hos Sikorsky Aircraft blev hendes anmodning om en P1-løn – som var tildelt den laveste professionelle rang i embedsværket – mødt med vantro; virksomheden havde aldrig betalt en kvinde så meget. Da hun blev bedt om at love ikke at blive gravid, hvis hun blev ansat på et fødevarelaboratorium, trak hun sin ansøgning tilbage. Over tre interviews på Remington skitserede hun sin vision for, hvordan en stabsmatematiker kunne forbedre våbenfirmaets operationer. Ansættelseschefen ringede for at sige, at hun havde overbevist dem om, at det var en genial idé - og at de ville lede efter en mand til at udfylde stillingen. Norwood var ude, da opkaldet kom; lederen overbragte sin tak til sin mand.

Et billede fra 2001 taget af Landsat 7 af sand- og tangsenge skulptureret af tidevand og havstrømme på Bahamas.

USGS/NASA LANDSAT

Et Landsat-billede af et reservoir i Usbekistan cirka en uge før dæmningens vestmur brød i 2020 og oversvømmede nabolandsbyer og landbrugsjord.

USGS/NASA LANDSAT

Desperat efter en indkomst til at supplere sin mands sparsomme instruktørløn, solgte hun bluser i et lille New Haven stormagasin - et job, hun er sikker på, at hun ikke ville have fået, hvis hun havde afsløret sin MIT-grad. Norwood forblev stoisk under omfattende træning i, hvordan man læser et momsskema og udfordrede sig selv ved at auditere avancerede matematiktimer på Yale. Og hun holdt ud med at sælge frillyser (hun foretrak skræddersyet tøj), indtil hun endelig blev ansat til at undervise i forretningsregning på Junior College of Commerce i New Haven.

At undervise i matematik var et skridt i den rigtige retning, men Norwoods sande karriere begyndte ikke, før en ven af ​​familien inviterede hende til at besøge US Army Signal Corps Laboratories i New Jersey. Da hun og hendes mand begge blev tilbudt job på dets Evans Signal Lab i 1948, slog de til.

Følger vinden

Tildelt til laboratoriets vejrradargruppe, ligesom radar begyndte at blive brugt i meteorologi, blev Norwood bedt om at udvikle en radarreflektor til vejrballoner, så de kunne bruges til at spore vind i stor højde.

Man sidder og tænker over et problem, siger hun, og løsningerne kommer til en efter et stykke tid. Hun landede på et design med skiver (malet sølv eller lavet af metallisk stof), der krydsede hinanden for at skabe en række reflekterende hjørner. Enheden, suspenderet på fiskesvirvler, ville snurre i vinden og producere et karakteristisk pulserende signal, der kunne spores af radar. Omsider kunne meteorologer nøjagtigt beregne vindhastigheden over 100.000 fod - omtrent den højde, hvor vejrballoner brister. Og denne bedrift gjorde langsigtet vejrudsigt mulig for første gang. Enheden, som Norwood designede i en alder af 22, blev senere patenteret.

Norwood ved Storm Detector Radar Sæt på US Army Signal Corps Labs og tegninger af den patenterede radarreflektor til vejrballoner, hun har designet til Signal Corps. I 1966 sendte NASA's Surveyor (højre foto) billedet til venstre af en månesten tilbage til Jorden på Norwoods sender.

NASA?JPL (ROCKS); TILLADELSE AF VIRGINIA NORWOOD; NASA/JPL (SURVEYOR); NORWOOD VIA GOOGLE PATENTER (DIAGRAMMER)

Ikke længe efter at hun var færdig med dette projekt, diskuterede laboratoriemedlemmer, hvordan man konstruerer telemetritårne ​​til et missiltestområde, der blev udviklet ved Cape Canaveral i Florida. Nogen i laboratoriet sagde: 'Åh, lad os gøre dem 1.000 fod høje.' Jeg var til møde, og jeg sagde: Ved du, hvor højt Eiffeltårnet er?« husker hun, forbløffet over, at hendes kollega vilkårligt foreslog tårne, der næsten var det. højde. Det var meningen, at det ene skulle bygges flere hundrede miles offshore, og Norwood indså, at et sådant tårn ville være dyrt at bygge – og sårbart over for orkaner.

For at finde ud af præcis, hvor høje tårnene skulle være, havde Norwood brug for historiske vind- og temperaturdata. Flere mandlige kolleger blev sendt til Washington, DC, for at få det, men de vendte tomhændede tilbage. Norwood gik selv og mødtes med den formidable Frances Whedon, US Signal Corps meteorolog, som havde nægtet at frigive hendes data. Det viste sig, at Whedon havde opnået en MIT-grad i meteorologi i 1924. Hun havde været fuldstændig brysk over for mændene, men hun tog en shine til mig, siger Norwood, som hurtigt fik tilladelse til at besøge arkiverne, der indeholdt Whedons blyantsatte vejrlogfiler.

Norwood beregnede, at tårnene kun skulle være omkring 100 fod høje. De var helt vilde med at lave 1.000 fod, siger hun. Jeg gik om at bevise gennem data, at de kunne klare sig med, at de var kortere. Tårnene blev bygget i Norwoods anbefalede højde og brugt til missiltest i 1950'erne og 60'erne.

At lære et håndværk

På trods af at have opnået patent på en af ​​sine første opgaver inden for vejrradar, siger Norwood, at hun lavede vigtigere arbejde, da hun flyttede ind i antennegruppen. Signal Corps var interesseret i at udforske forskellige typer radarantenner, der byggede på mikrobølgeradarteknologi udviklet på MITs Radiation Lab, som havde vist sig nyttig under Anden Verdenskrig. I begyndelsen af ​​1950'erne var antennegruppen i Evans blandt de få steder, der var banebrydende i udviklingen af ​​sendere og antenner, der brugte mikrobølger med stadigt kortere bølgelængder og finde ud af, hvordan en sådan teknologi kunne anvendes. I den gruppe ville Norwood tjene et andet patent på en ny – og længe klassificeret – sporingsantenne. (Dens feed behøvede ikke at rotere for at spore et indkommende signal; i stedet brugte den polarisering til at identificere signalets vinkel og retning.) Og at være en del af antennegruppen, viste det sig, ville vise sig at være uvurderlig, da feltet for mikrobølgeantenner voksede frem. . Som Norwood siger, lærte jeg et håndværk.

I 1953 rejste hun og hendes mand til Californien, og hun fik hurtigt et job hos Sylvania Electronic Defence Labs og oprettede dets antennetestområde, og hentede udstyr fra Bill Hewlett, SM ’36 og Dave Packard. Omkring et år senere flyttede hun og hendes mand og babydatter til Los Angeles, hvor hun sluttede sig til antennelaboratoriet hos Hughes Aircraft og blev den eneste kvinde blandt de omkring 2.700 mænd i virksomhedens R&D-laboratorier. Hun gik på arbejde for Lester Van Atta, som havde lavet banebrydende radarforskning ved MIT Rad Lab i krigens tidlige dage og drev et af de bedste antenneudstyr i landet, siger Norwood. Vi byggede nogle meget interessante antenner – nogle af dem kan jeg fortælle dig om.

Norwood, iført sin messingrotte, bruger en glideline i 1963.

TILLADELSE AF VIRGINIA NORWOOD

I et af de nu afklassificerede projekter designede hun en antenne til et system, der identificerer venner og fjender. IFF er, som det er kendt, nødt til at opfange et karakteristisk signal, der transmitteres af alle amerikanske fly for at forhindre krigsfly i at skyde et af deres egne ned. Men hun var nødt til at sikre sig, at IFF-antennen ikke ville blokere en anden, større antenne, der var monteret bag den - en langdistanceovervågningsantenne, der scanner horisonten for fjendtlige fly eller missiler. Hughes har nu patent på den foldede S-formede dipolantenne, hun fandt på. Det virkede vel, siger hun kun halvt i spøg. Ven-eller-fjende-identifikationsteknologi er så vigtig, at udviklingen af ​​dens komponenter blev opdelt for at sikre, at ingen person ville kende hele systemet.

Håndtering af mikrobølger (og mænd)

I 1957 blev Norwood udtaget til at lede mikrobølgegruppen for virksomhedens missillaboratorium. Men ikke alle var glade for at se en kvinde stige i graderne hos Hughes. Som den første kvinde til at slutte sig til det tekniske personale, havde hun i første omgang fået afslag på en parkeringstilladelse til sin plads, da kun mænd parkerede der. En kollega fortalte hende engang, at kvinder – især dem med børn – ikke skulle arbejde i laboratorierne. (Norwood ville tage fart kun tre dage, da det andet af hendes tre børn blev født, i 1959.) Nu hvor hun havde ansvaret for mikrobølgeantenner og kredsløb til missiler, sagde en mand op og sagde, at han ikke ville arbejde for en kvinde - eller for en virksomhed, der er dum nok til at sætte en kvinde i den rolle. (Han vendte tilbage til Hughes flere år senere og bad om at arbejde i Norwoods gruppe. Hun sagde nej.)

Norwood med Hughes-antennekolleger i 1956; en patenteret antenne, hun har designet; med Ethelwyn Pecora, konen til Landsat-mesteren William Pecora, efter at have vundet Pecora-prisen i 1979 for hendes bidrag til at forstå Jorden gennem fjernmåling.

TILLADELSE AF VIRGINIA NORWOOD

I missillaboratoriet udviklede hun og hendes gruppe antenner til at hjælpe Falcon-missilerne hjem på deres mål. Norwood designede også senderen og mikrobølgemodtageren til verdens første kommunikationssatellit. I 1963 muliggjorde Syncom 2 - en forkortelse for synkron kommunikation - det første tovejs satellitopkald mellem statsoverhoveder, da præsident Kennedy i Washington kaldte premierminister Abubakar Tafawa Balewa fra Nigeria om bord på et amerikansk skib i Lagos Havn. Et år senere blev Syncom 3 brugt til at udsende OL i Tokyo i 1964 til USA.

Sender data fra månen

Da NASA var ved at forberede sig på at sende den første mand til månen, havde den brug for en spejderanordning, der kunne rapportere tilbage om egnetheden af ​​et foreslået landingssted. De ønskede ikke, at manden skulle falde ned i en revne i månen, husker Norwood.

Tidligere rekognosceringsanordninger havde sendt billeder tilbage af deres tilgang til månen, men hver enkelt var styrtet ned ved landing, hvilket gjorde dem ubrugelige til at undersøge overfladen. Der var et stort skænderi om, hvad der var under det øverste lag af månen, hvilket var alt, hvad vi havde set, siger Norwood. Folk havde de mest besynderlige ideer om, hvad der kunne være dernede. Teorien om, at den var lavet af grøn ost, var nok en af ​​de mere logiske, siger hun og griner; nogle troede endda, at månen kunne være en hul skal. NASA købte ikke ind i disse teorier, men det havde brug for et fartøj, der ville overleve landingen, så det kunne tage billeder på overfladen, øse en prøve af jord og analysere det.

Da en anden gruppe ved Hughes tacklede problemet med at opnå en blød landing, faldt udfordringen med at sikre, at landeren, kendt som Surveyor, kunne modtage kommandoer og sende billeder og data tilbage til Jorden til Norwood og hendes mikrobølgegruppe. Efter at have udtænkt måder at gemme små, lette sendere og antenner mellem missilers sarte finner, var vi vant til at være meget indsnævrede med hensyn til plads og vægt, siger hun. Så vi var de oplagte at give det job til.

Faktisk har hun selv designet senderen, der sendte alle Surveyors data tilbage til Jorden. Hun forestod også designet af systemets antenne, som hun beskriver som en komplet nyhed på det tidspunkt. Et pladseffektivt planarray i stedet for den typiske buede parabel, foldede det kompakt sammen til flyvning og åbnede derefter på månen. Det var fastgjort til et solpanel, der høstede energien til at køre alle månelandersystemerne.

Surveyor blev opsendt den 31. maj 1966, og Norwood, som på det tidspunkt var flyttet til det, der skulle blive rumsystemdivisionen, husker, at han var ved Hughes og så skærme med en underfeed, der viser kommandocentret ved Jet Propulsion Lab (JPL), da den nåede månen den 2. juni. Et stort råb lød, da JPL-holdet bekræftede – takket være det kommunikationsudstyr, Norwood og hendes team havde designet – at Surveyor var landet intakt. Da de signaler, som Surveyor sendte tilbage over Norwoods sender, blev afkodet til data og billeder, var NASA i stand til at bekræfte, at stedet ville være hårdt og plant nok til, at et bemandet fartøj kunne lande.

Gør klar til Jordens nærbillede

Inden for måneder efter Surveyors lancering var Norwood begyndt at tænke på et projekt, der ikke havde noget at gøre med våben eller rumudforskning - et, der ikke ville involvere håndtering af klassificerede data. Det er ikke sjovt at gå ind i et såkaldt sort kammer, hvor man skulle lægge sit arbejde i et pengeskab, hver gang man gik ud af lokalet, siger hun.

Hun vidste, at NASA og US Geological Survey talte om at bygge en satellit til at observere Jorden og overvåge dens ressourcer. Med en satellit kan man komme op på bjergtoppe og alle de steder, geologerne gerne ville vide om og ikke havde data for, siger hun. NASA planlagde at udstyre satellitten med return beam vidicon (RBV) kameraer - fjernsynskameraer svarende til dem, der blev brugt til månemissionerne. Ideen var at fange analoge billeder med fryseramme af Jorden ved hjælp af tre RBV'er med forskellige filtre til at optage de grønne, røde og nær-infrarøde sektioner af det elektromagnetiske spektrum.

Men Norwood mente, at en multispektral scanner (MSS) kunne være mere nyttig. En sådan scanner ville være i stand til at fange både synligt og usynligt lys og sortere det i mere end blot tre spektralbånd og skabe en skattekiste af information. Et bånd ville for eksempel tillade undersøgelse af vandkvalitet; en anden ville afsløre afgrødernes kraft; en tredjedel kunne vise klorofylabsorption; andre kan bruges til at bestemme jordens fugtighed eller tætheden af ​​snepakning.

Faktisk havde agronomer allerede sendt spektrometre op i fly for at indsamle sådanne data på en prøveudtagning af felter. Men en satellitscanner ville samle billeder på en kontinuerlig basis og lade agronomer overvåge præcist, hvor mange acres af specifikke afgrøder, der voksede, potentielt overalt i verden. Træplanter kunne opdage tidlige tegn på sygdom og skæg i træer og gribe ind, før de spredes. De, der forvalter dæmninger og vandskel, vil have regelmæssige feeds med data om jordfugtighed og oversvømmelser. Folketællingsledere kunne spore, hvor hurtigt vildt og landbrugsjord blev urbaniseret, og økonomer kunne måle kvarterernes relative økonomiske velstand ved at sammenligne omfanget af deres grønne områder.

Desuden ville scanneren være digital. Dens detektorer ville fange individuelle pixels, der hver repræsenterer et område, der er omtrent på størrelse med en fodboldbane. Disse pixels ville blive spændt sammen for at danne linjer med data, som derefter kunne kompileres til at danne billeder linje for linje. Digitale billeder kunne analyseres med computere, og data fra forskellige spektralbånd kunne sammenlignes - hvilket giver langt mere præcision end visuel analyse af analoge billeder. Og den evne til at analysere spektrale data gjorde det muligt at identificere det materiale, der blev afbildet. For eksempel ville hvede- og majsmarker se ens ud fra rummet, men kunne skelnes ved deres unikke spektrale signaturer. De mulige anvendelser af en multispektral scanner syntes uendelige.

Norwood og arbejdsminister James Hodgson diskuterer, hvordan Landsats multispektrale scanner fungerer på en konference i 1972.

TILLADELSE AF VIRGINIA NORWOOD

Norwood satte sin idé til toppen hos Hughes og fik 100.000 dollars til at udvikle en prototype til at vise NASA.

Hun mødtes med potentielle brugere for at finde ud af, hvilken slags data de havde brug for, og nulstillede de seks spektralbånd, der ville være mest nyttige. Så gik hun i gang med at designe et system, der effektivt kunne afbilde disse bånd og sende dataene tilbage til Jorden.

NASA havde bestemt, at satellitten ville kredse om polerne i en højde af 500 sømil. Da den rejste fra nord til syd, mens planeten roterede under den, skulle Norwoods scanner registrere det lys, der reflekteres fra en diagonal stribe af Jorden, der er 100 sømil bred. Med hver bane ville Jorden have roteret, og en ny strimmel på 100 sømil ville blive stillet op til scanning. I løbet af 18 dage kunne hele planeten scannes – og så ville hele processen gentage sig. Scanneren ville altid stå i samme forhold til solen på hver breddegrad, så belysningen ville være konsistent, når strimlerne blev sat sammen.

Norwood indså fra starten, at scanneren ikke kunne modstå sliddet ved at bevæge sig frem og tilbage for at fange strimlens bredde. Så hun fik ideen om at bruge et spejl, der kunne dreje frem og tilbage for at reflektere lyset ind i det. Det indkommende lys vil blive filtreret ind i de seks spektralbånd og derefter dirigeret til separate detektorer for hvert bånd. For at holde trit med kredsløbshastigheden ville scanneren skulle fange seks linjer ad gangen, så hvert spektralbånd havde brug for seks sensorer. Sensordataene ville blive digitaliseret og sendt til modtagestationer på jorden, hvor de kunne afkodes til billeder for hvert spektralbånd eller kombineres efter behov for at skabe sammensatte billeder.

Norwood var fast på, at datastrømmen skulle være digital. NASA havde alvorlige forbehold og tvivlede på, at de seks-bit MSS-data kunne producere billeder af høj kvalitet. Men hun vidste, at et kontinuerligt analogt signal ville være svært at behandle præcist. At blive digital ville gøre det muligt at kalibrere fotonniveauerne fra hver sensor meget præcist. Og man vil jo gerne have det præcist, siger hun: ellers får man et stribet rod, når dataene rekonstrueres til billeder. Så hun arbejdede sammen med en mikrobølgeovnskollega hos Hughes for at finde ud af, hvordan man bedst kunne digitalisere sensordataene. Da MSS afbildede USA, ville data blive videresendt til amerikanske jordstationer i realtid; billeder af resten af ​​verden ville blive gemt på videobånd, indtil de kunne sendes ned til de amerikanske stationer. (Senere ville der blive etableret jordstationer rundt om i verden.)

I sidste ende, ville NASA-embedsmænd senere fortælle hende, at MSS-dataene ville være de første data, der blev transmitteret digitalt fra rummet. Og det ville sætte standarden for fremtidig kvantitativ fjernmåling.

For at skabe den drejelige spejlopsætning ringede Norwood til Web Howe, en hjemmehørende opfinder hos Hughes. Howe kom tilbage med et genialt design, der udnyttede den lave tyngdekraft i rummet; det drejelige spejl vippede frem og tilbage, mens dets kanter bankede ind i kofangere på begge sider. Uden ydre kræfter på spejlet – i rummet ville det være vægtløst og ikke støde på luftmodstand – ville inerti holde spejlet til at banke frem og tilbage mellem kofangerne med en jævn hastighed på mere end 13 gange i sekundet. Hver gang den vuggede den ene vej, ville sensorerne fange fra det reflekterede lys yderligere seks linjer med data for hvert spektralbånd og holde trit med satellitten, mens den rejste sydpå. Og hver gang spejlet vippede tilbage, fangede det lyset fra en kalibreringslampe.

Norwood forstod glansen af ​​Howes design, men hun var nødt til at overbevise mange nej-sigere om, at det ville fungere. Hughes-folk var primært elektronikfolk, siger hun. Og de rystede ved tanken om dette mekaniske spejl.

Hvis nogle hos Hughes var skeptiske, var mange forskere ved US Geological Survey og NASA overbevist om, at MSS umuligt kunne give nyttige data. De var alle bekendt med vidicon-tv-kameraerne, der blev brugt til Surveyor og tidlige Apollo-missioner og vant til de analoge fuld-frame-billeder, de tog. De vægrede sig ved tanken om at lancere en utestet mekanisk enhed, der scannede linje for linje - og af alle ting stolede på et bankende spejl. Debatten om, hvilket system der skulle sejre, trak ud i mere end et år. Kortmagere som jeg selv var meget mistænksomme over for den multispektrale scanner, som vi ikke kunne tro ville have geometrisk integritet, ville USGS-kartograf Alden Colvocoresses senere indrømme.

De eneste, der var virkelig skeptiske, som jeg stødte på, forstod virkelig ikke, hvordan det fungerede. De vidste, at der var et bankende spejl, siger Norwood. De syntes bare, det var for groft. Heldigvis, tilføjer hun, skulle hun kun overbevise sin øverste ledelse - og de var alle ret smarte mennesker.

Da NASA bad om en reduktion af scannerens størrelse, vægt og strømkrav, reducerede Norwood og hendes team designet fra en seksbåndsscanner til en med fire bånd. Prototypen, som målte 89 gange 59 gange 40 centimeter, havde et 9 x 13-tommer ovalt spejl (lavet af beryllium, så det kunne modstå bankerne og ikke ville bøje sig eller vibrere) og de kontroversielle kofangere, der fik ingeniørerne til at krybe. . Den vejede kun 48 kilo, eller omkring 105 pund.

Norwood fik forskere til at indlæse en breadboard-version af scanneren bag på en lastbil. Det blev bare til en masse kasser, siger hun. Vi kunne bruge al den vægt, vi ønskede. De kørte rundt i Californien og scannede Half Dome, Yosemite Valley og San Franciscos skyline. Efter at have arbejdet så længe med specifikationerne, var Norwood ikke overrasket over den høje kvalitet af testbillederne.

En testversion af Norwoods multispektrale scanner fangede dette falske farvebillede af Half Dome fra en lastbil to måneder før Landsat 1's lancering.

TILLADELSE AF NASA

NASA afsluttede RBV-versus-MSS-debatten ved at beslutte at inkludere begge på satellitten. Der var ikke tid eller penge til at gøre Norwoods prototype til et endeligt, raffineret produkt, så selve prototypen blev brugt. Som hendes datter, Naomi Norwood, siger, havde ingen forventet, at det ville virke, undtagen min mor og nogle andre, der arbejdede på det. De fleste mennesker antog, at vidicons ville være værdifulde; scanneren blev betragtet som eksperimentel. Den gennemsnitlige person var ikke klar over, hvilket forvrænget billede et tv-kamera udsender, siger Norwood. Vi ønskede videnskabelig præcision.

En fantastisk debut

Den 23. juli 1972 sad Norwood med sin mand og sin yngre søn i tribunen på Californiens Vandenberg Air Force Base, da Earth Resources Technology Satellite (som senere skulle blive omdøbt til Landsat 1) blev opsendt med sin MSS-prototype ombord. Jeg havde aldrig set en raketopsendelse personligt, siger hun. Så det var spændende.

To dage senere mødtes forskere i NASAs Goddard Space Flight Center for at se de første MSS-data omsat til billeder. Da scener med skyer gav plads til bølgede billeder af land, klagede en tekniker over det frygtelige moiré-mønster. Men snart indså de, at billedet var af Ouachita-bjergene i Oklahoma, hvor de bølgede linjer nøjagtigt repræsenterede foldene i området. En geolog fik tårer i øjnene. Jeg var så forkert på dette, indrømmede en anden, som havde været en MSS-skeptiker. Jeg skal ikke spise krage. Ikke stor nok. Jeg skal spise ravn.

Elleve dage efter opsendelsen slog en massiv strømstød på satellitten en af ​​de to videobåndoptagere ud, der lagrede RBV-billeder og MSS-data indsamlet, mens satellitten var uden for rækkevidde af amerikanske jordstationer. Tre dage senere rystede en anden strømstød forbundet med RBV'erne satellitten, hvilket fik den til at pege væk fra Jorden, hvilket truede missionen. Satellitten rettede sig efter at RBV'erne blev slukket, og ingeniørerne besluttede stille og roligt at lade dem slukke for altid. De data, Norwoods MSS sendte tilbage til Jorden - digitalt - gav forbløffende klare og skarpe billeder.

Jeg gik til møder, og folk hoppede bare op og ned, fordi de havde opdaget en anden brug for dataene, siger hun. Og ikke kun videnskabsmænd: I årevis kunne enhver i verden købe et Landsat-billede af et hvilket som helst sted på Jorden for kun $1,25. Billedadgang og priser ændrede sig i løbet af årtierne - men i 2009, alle Landsat billeder blev gratis tilgængelig.

Landsats billede af Mount St. Helens efter dets udbrud i 1980. Og Norwood, 94, laver en daglig opgørelse over fuglearter.

MICHELLE GROSKOPF (NORWOOD); USGS/NASA LANDSAT

Norwood var involveret i de næste fire versioner af Landsat, som blev lanceret i 1975, 1978, 1982 og 1984; Landsats 4 og 5 fløj ikke kun versioner af hendes firebånds MSS, men også hendes originale design. (Kaldet den tematiske kortlægger, scannede den seks spektralbånd, som hun oprindeligt havde forestillet sig, plus et mere.) I 1977 gik hun videre til gruppen af ​​elektrooptiske systemer i Hughes, hvor hun fungerede som seniorforsker og derefter laboratorieingeniør , der arbejder på design af store aktive antenner til rummet og andre højt klassificerede regeringsprojekter.

Da Norwood gik på pension i 1989, begyndte Norwood at indsamle og restaurere antikke ure, og hun bearbejdede ofte sine egne dele for at udføre arbejdet. Hun fortsætter med at hengive en livslang entusiasme for sportsvogne (selvom hendes kørekort bortfaldt under pandemien, siger hun, at hendes sølvfarvede seks-speed Mazda Miata klarer sig bedre end hendes tidligere Jaguarer, MG'er og Alfaer), og hun er blevet en ivrig fuglekigger , e-mailer sin datter hver morgen med den daglige opgørelse af arter i hendes baghave (hun talte engang 18).

I mellemtiden har Landsat-scanningsprogrammet, som hun bragte til live, holdt øje med verden siden 1972. Scannerne er fortsat med at udvikle sig gennem årene, og Landsat 8, som blev lanceret i 2013, har det push-kost-design, hun havde oprindeligt ønskede at bygge. Dets detektorer er arrangeret på tværs af det skår, der afbildes, og prøver hver linje, mens satellitten bevæger sig i sin bane, uden at der kræves et spejl. Det ville have været mit førstevalg, det design, siger hun. Faktisk konfigurerede jeg en. Men vi havde ikke detektorerne - det kræver tusindvis af detektorer uden huller. Landsat 9 er planlagt til at lancere i september 2021.

Landsats indvirkning har været langt større, end nogen kunne have forestillet sig i 1972. Ud over at spille en nøglerolle i indvarslingen af ​​æraen med digital billeddannelse, har dens scannere skildret Aralsøens næsten forsvinden mellem Kasakhstan og Usbekistan, en sø, der var verdens den fjerdestørste, før to af dens fødefloder blev omdirigeret til landbrugsbrug. Landsats billeder af brandene i Yellowstone Park i 1988 fremmede i høj grad vores forståelse af brandvidenskab. Det har det også dokumenteret ting som gletscheres tilbagetog, Beijings fantastiske vækst og udbruddet af Mount St. Helens i 1980.

Norwood, der har vundet en livstidspræstationspris fra American Society for Photogrammetry and Remote Sensing i år, er især glad for, at Landsat var i stand til at afbilde dele af verden, som aldrig var blevet fanget før. Men hendes foretrukne Landsat-billede har mere personlig betydning. Jeg kan godt lide den, der har mit hus, siger hun. Fanget af den originale Landsat på en af ​​dens første passager over LA i 1972, hænger den nu i en gang i hendes hjem. Den har et skarpt billede af LA og en del af Stillehavet, hendes eget beskedne hus gemt blandt konturerne af Santa Monica-bjergene.

skjule