Katherine Johnson – Nhà toán học nữ huyền thoại ở NASA

Theo trang tin tức Vox (Mỹ), khi làm việc ở Cơ quan Hàng không Vũ trụ Mỹ (NASA) và cả cơ quan tiền thân của NASA, bà Johnson luôn là một người tiên phong trên nhiều lĩnh vực. Bà là một phụ nữ Mỹ gốc Phi làm việc trong lĩnh vực mà đàn ông da trắng chiếm ưu thế. Bà đi tiên phong trong công trình giúp đưa con người lên vũ trụ và trở về Trái Đất an toàn.

Trước khi được nhiều người biết đến qua cuốn sách và bộ phim cùng tên “Hidden Figures” (tạm dịch: Các nhân tố bí ẩn), trước khi được tặng Huân chương Tự do của tổng thống, bà Johnson đã thiết lập và tính toán một số phương trình đặc biệt quan trọng giúp Mỹ thành công trong khám phá vũ trụ. Ông Bill Barry, sử gia của NASA, đánh giá đóng góp quan trọng của bà Johnson: “Nếu chúng ta muốn trở lại Mặt Trăng hay Sao Hỏa, chúng ta sẽ phải dùng công thức toán học của bà”.

Trong những năm 1960, NASA đã tìm ra cách đưa con người vào vũ trụ bằng tên lửa đẩy. Đây là một thành công cực kỳ ấn tượng. Tuy nhiên, việc đưa con người trở về Trái Đất cũng khó không kém. Một trong những vấn đề khó giải quyết nhất là tàu vũ trụ không thể hạ cánh xuống bất kỳ chỗ nào mà chúng ta muốn. Nếu một nhà du hành hạ cánh xuống một góc hẻo lánh trên đại dương, không nhìn thấy bờ, sẽ mất nhiều ngày mới có thể giải cứu họ.

Điều này có nghĩa là bà Johnson cần tính toán toàn bộ đường bay của tàu – nơi tàu khởi hành, tốc độ của tàu và vị trí hạ cánh. Các sứ mệnh đưa con người lên vũ trụ và quay trở về phải chính xác và có kế hoạch. Công trình toán học của bà Johnson đã giúp kế hoạch đó được thực hiện.

Trong một cuộc phỏng vấn năm 2008, bà Johnson kể lại công việc của mình: “Lúc đầu, khi họ nói họ muốn tàu quay về Trái Đất ở một địa điểm cụ thể, họ cố gắng tính toán thời điểm bắt đầu. Tôi đã nói: ‘Hãy để tôi làm. Các ngài bảo tôi thời điểm các ngài muốn và địa điểm các ngài muốn tàu hạ cánh. Tôi sẽ làm tàu quay trở về và nói với các ngài thời điểm cất cánh. Đó là điểm mạnh của tôi”.

Sau đó, bà Johnson đã tính toán đường bay cho chuyến bay lịch sử năm 1961 của Alan Shepard – người Mỹ đầu tiên bay vào vũ trụ. Bà đã tính toán để nhà du hành này hạ cánh ở Đại Tây Dương. 

Tuy nhiên, thách thức lớn hơn bắt đầu xuất hiện. Nhà du hành Shepard đã vào vũ trụ nhưng ông không được đưa vào quỹ đạo quanh Trái Đất. Ông bay lên rồi lại hạ xuống. Tàu vũ trụ chở ông bay theo một đường cung parabol. Hóa ra việc đưa tàu vũ trụ bay quanh quỹ đạo Trái Đất khó hơn nhiều.

Trong quỹ đạo, không chỉ tàu vũ trụ di chuyển ở vận tốc 17.000 dặm/giờ (tương đương 27.358km/h) mà cả Trái Đất cũng di chuyển, xoay quanh trục.

Thách thức của bà Johnson trong vấn đề này cũng tương tự. Bà phải tìm một khu vực hạ cánh cho con tàu vũ trụ quay quanh quỹ đạo và tính toán đường về. Bà phải tìm ra công thức toán học để tàu vũ trụ có thể hạ đúng điểm đã định.

Bà Johnson đã làm mọi thứ để chuẩn bị cho sứ mệnh lịch sử năm 1962 của nhà du hành John Glenn khi ông trở thành người Mỹ đầu tiên bay theo quỹ đạo Trái Đất. Để làm được điều đó, bà đã phải thử rất nhiều biến số liên quan tới vị trí tên lửa được phóng đi, vị trí nó vào quỹ đạo, tốc độ nó di chuyển vào quỹ đạo, quá trình quay của Trái Đất, góc tàu vũ trụ cần bay để trở lại Trái Đất và địa điểm hạ cánh.

Trong quá trình tính toán trên, bà Johnson đã trở thành phụ nữ đầu tiên từng làm đồng tác giả một nghiên cứu tại NASA. Nghiên cứu do bà cùng ông Ted Skopinski thực hiện có tên “Xác định góc Azimuth tại thời điểm cạn nhiên liệu để đưa vệ tinh về một vị trí đã chọn trên Trái Đất”. Nghiên cứu giải thích về địa điểm mà tàu vũ trụ đang bay theo quỹ đạo Trái Đất cần phóng rocket để đáp xuống một nơi cụ thể trên Trái Đất.

Trước khi nhà du hành Glenn lần đầu thực hiện chuyến bay vào quỹ đạo, ông đã đề nghị bà Johnson kiểm tra thủ công lại toàn bộ công thức toán học quỹ đạo liên quan đến sứ mệnh. Ông có chút hoài nghi về máy tính điện tử mà NASA đã lắp đặt để tính toán.

Chuyến bay của nhà du hành Glenn và công trình toán học giúp chuyến bay thành hiện thực là chủ đề của bộ phim “Hidden Figures” năm 2016. Trong bộ phim, bà Johnson và các phụ nữ Mỹ gốc Phi đang làm việc tại NASA trở thành tâm điểm trong lực lượng lao động trong ngành mà phần lớn dành cho nam giới và người da trắng.

Công việc của bà Johnson không dừng tại đó. Bà đã tham gia chương trình Apollo đưa con người lên Mặt Trăng lần đầu tiên. Tính toán của bà rất quan trọng đối với việc đưa tàu đổ bộ đáp xuống bề mặt Mặt Trăng, rồi sau đó quay trở lại tàu vũ trụ trên quỹ đạo quanh Mặt Trăng. 

Sau này, bà Johnson làm việc trong chương trình tàu con thoi vũ trụ cũng như chương trình vệ tinh rồi mới nghỉ hưu năm 1986. Ngày nay, có một cơ sở nghiên cứu máy tính của NASA ở Langley mang tên bà.

Công trình toán học của bà Johnson là một di sản quan trọng. Sự nổi tiếng của bà vào giai đoạn cuối đời cũng để lại di sản quan trọng không kém. Từ rất lâu, những đóng góp của bà Johnson với chương trình vũ trụ chưa được công chúng biết tới. Câu chuyện về thành công của Mỹ trong cuộc chạy đua vũ trụ phần lớn liên quan tới nam giới tại NASA, nhưng vai trò của bà Johnson là không thể thiếu và không được lãng quên. Công chúng cần nhiều hơn nữa những mô hình kiểu mẫu đa dạng trong ngành khoa học. 

Một nhà báo từng viết: “Khi bạn nghĩ về một nhà khoa học, bạn có thể nghĩ tới Einstein, một người đàn ông trong phòng thí nghiệm hoặc đứng trước bảng đen với mái tóc bù xù. Khi bạn nghĩ tới tiếng nói một nhà khoa học, bạn có thể nghĩ tới Neil deGrasse Tyson hay Carl Sagan. Những tiếng nói và hình ảnh này in đậm trong văn hóa của chúng ta tới mức người ta thường gắn liền khoa học với đàn ông, đặc biệt là đàn ông da trắng”.

Trong khi đó, những nhà khoa học nữ như Vera Rubin, Nettie Stevens, Henrietta Leavitt, Rosalind Franklin, Johnson hay nhiều người khác lẽ ra cũng phải được nổi tiếng như vậy. Ngày nay, rất nhiều phụ nữ và người thiểu số vẫn cảm thấy không được chào đón trong một số lĩnh vực khoa học. Di sản của bà Johnson cho thấy họ có mọi quyền lợi được hiện diện trong mọi lĩnh vực.