211service.com
Kvinnen som brakte oss verden
For et halvt århundre siden oppfant Virginia Tower Norwood ’47 den første multispektrale skanneren for å avbilde jorden fra verdensrommet. Landsat 1 og dens etterfølgere har skannet planeten kontinuerlig siden den gang.
29. juni 2021
Michelle Groskopf
Hadde Virginia Tower Norwood lyttet til veilederen på videregående skole, ville hun blitt bibliotekar. Hennes egnethetsprøve viste et bemerkelsesverdig anlegg med tall, og i 1943 kunne han ikke tenke seg noen bedre måte for en ung kvinne å bruke slike ferdigheter. Heldigvis led ikke Norwood av den samme mangelen på fantasi. Hun var honnør for klassen på videregående i Philadelphia, og hun hadde lenge slukt logiske gåter og brukt lysbilderegelen faren hadde gitt henne i en alder av ni. Norwood ignorerte rådgiverens råd og søkte til MIT.
Hun skulle fortsette å bli en banebrytende oppfinner innen det nye feltet innen design av mikrobølgeovner. Hun designet senderen for et rekognoseringsoppdrag til månen som ryddet veien for Apollo-landingene. Og hun unnfanget og ledet utviklingen av den første multispektrale skanneren for å avbilde jorden fra verdensrommet – den første i en serie av satellittbaserte skannere som kontinuerlig har avbildet verden i nesten et halvt århundre.
Når hun ser tilbake, sier hun, har hun egentlig aldri vurdert en karriere innen biblioteksvitenskap: Jeg kan ikke stave.
Den beste skolen i verden
Virginia Tower Norwood i Greenwich i løpet av hennes andre eller tredje år ved MIT.
GJENNOMFØRT AV VIRGINIA NORWOODMIT holdt undervisning året rundt under andre verdenskrig, så Norwood ankom Cambridge sommeren 1944, kort tid etter at hun var ferdig med videregående. Alumnen som hadde intervjuet henne innrømmet at han aldri hadde intervjuet en kvinne før (og fortalte henne at hun var mindre frekk enn MIT-kvinnene han hadde kjent), men hun ble ikke avskrekket da hun fant seg selv en av bare rundt et dusin kvinner i klassen hennes. MIT hadde da ingen sovesaler for kvinner, så hun leide et rom i en leilighet på Central Square, og gikk til campus på fine dager eller tok sporvognen i Mass. Ave. for en krone i dårlig vær. Kvinner fikk spise i sovesalene bare som gjester til mannlige studenter; hun livnærte seg ofte på toast og tomater i skiver.
Som den eldste datteren til en hæroffiser ble Norwood øvd på å slå røtter hvor hun enn befant seg. Hun hadde bodd i Panama (hvor hun hadde sett verdens største båt komme seg gjennom kanalen), i Oklahoma (hvor hun hadde sluttet seg til en speidertrupp), og i Bermuda. Da militærfamilier ble sendt tilbake til fastlandet etter Pearl Harbor, hadde hun gått på fem forskjellige videregående skoler. Ved MIT fant hun raskt veien til instituttets ene dedikerte kvinnelige rom, Cheney Room – en suite med kjøkken, et kontor med noen få skrivebord, tre senger, dusj, skap for bøker og en stor, nydelig stue. med et flygel. Der ville den lille kontingenten av MIT-kvinner samles for å snakke, studere og lage mat.
Virginia Tower Norwood som Birdie i en MIT Dramashop-produksjon av De små revene .
GJENNOMFØRT AV VIRGINIA NORWOODSelv om hun ble sjokkert over å høre at nesten alle klassekameratene hennes også hadde vært salutatorians eller valedictorians, var hun så godt forberedt at hun tok fem kurs i stedet for de vanlige fire i flere semestre. Jeg jobbet ikke mitt første år eller så, sier hun. Å lytte i klassen og gjøre p-settene var tilstrekkelig, noe som ga god tid til å utforske Boston, vandre i parkene og sosialisere.
Siden det var så mangel på kvinner, kunne vi ha en date hver kveld hvis vi ville, sier hun og legger til at en klassekamerat var stolt over å ha datet praktisk talt alle kvinner i klassen vår. Å være i det hun kaller et hav av menn gjorde henne til en shoo-in for roller i Dramashop-produksjoner ( Viktigheten av å være ærlig og De små revene blant dem). Men det kan også gjøre livet vanskelig; en professor som rutinemessig skannede klasserommet mens han foreleste, ville uunngåelig finne blikket sitt sette seg på Norwoods ben, ristet seg og begynt å sveipe rommet på nytt. Og de tre gangene i uken kvinner fikk lov til å svømme i MITs basseng, tok menn motvillig på seg badedrakter.
(Merkelig nok kunne kvinner ved instituttet på en eller annen måte være like usynlige som de var iøynefallende. År senere ville Norwood møte alumni fra hennes tid som hevdet at de ikke hadde noen anelse om at MIT var coed.)
I sin fjerde periode befant Norwood seg endelig i en klasse som ikke kom lett. Etter å ha slitt i fysikk og oppnådd en gjennomsnittskarakter, tok hun fri vinteren 1946 og lærte seg selv stoffet ved å gå gjennom alle oppgaver i læreboken. Hun returnerte til MIT den våren, og delte en to-roms leilighet i Bexley Hall med tre andre kvinner, og tok alle forskerklassene de siste fire semestrene.
Jeg synes jeg har fått en veldig god utdannelse i matte og fysikk, sier hun. Hun fikk til og med en sjanse til å studere med den anerkjente matematikeren Dirk Struik, som vanligvis ikke underviste studenter, men som ble presset inn for førsteårsfysikk under krigen, åpnet læreboken og sa: Hva vil fysikkavdelingen at jeg skal undervise i. du i dag? Hun tok også et lesekurs på høyere nivå i analytisk geometri med ham. Vi trodde vi var på verdens beste skole, sier hun. Og det å ha en MIT-grad – et faktum som ville overraske mange kolleger – ga henne selvtillit da hun skapte en karriere der matematikk og fysikk var avgjørende og kvinner en sjeldenhet.
En vanvittig jobbsøking
Dagen etter at hun fullførte bachelorgraden i matematikk, giftet hun seg med Larry Norwood, hennes tredje semesters kalkulusinstruktør og president for MITs matematikkklubb, som da var en gradstudent ved Yale. Det ble raskt klart at få potensielle arbeidsgivere ville ansette en kvinnelig matematiker. Ved et intervju hos Sikorsky Aircraft ble hennes forespørsel om en P1-lønn – som ga den laveste profesjonelle rangen i embetsverket – møtt med vantro; selskapet hadde aldri betalt en kvinne så mye. Hun ble bedt om å love å ikke bli gravid hvis hun ble ansatt ved et matlaboratorium, trakk hun søknaden. Over tre intervjuer på Remington, skisserte hun sin visjon for hvordan en stabsmatematiker kunne forbedre våpenselskapets operasjoner. Ansettelsessjefen ringte for å si at hun hadde overbevist dem om at det var en strålende idé – og at de skulle se etter en mann til å fylle stillingen. Norwood var ute da samtalen kom inn; lederen formidlet sin takk til mannen hennes.
Et bilde fra 2001 tatt av Landsat 7 av sand- og tangbedene skulpturert av tidevann og havstrømmer på Bahamas.
USGS/NASA LANDSAT
Et Landsat-bilde av et reservoar i Usbekistan omtrent en uke før den vestlige veggen av demningen brast i 2020, og oversvømmet nabolandsbyer og jordbruksland.
USGS/NASA LANDSATDesperat etter litt inntekt for å supplere ektemannens magre instruktørlønn, solgte hun bluser på et lite New Haven-varehus – en jobb hun er sikker på at hun ikke ville ha fått hvis hun avslørte MIT-graden sin. Norwood forble stoisk under omfattende opplæring i hvordan man leser et momsdiagram og utfordret seg selv ved å revidere avanserte matematikktimer ved Yale. Og hun holdt ut å selge frillebluser (hun foretrakk skreddersydde klær) til hun endelig ble ansatt for å undervise i forretningsregning ved Junior College of Commerce i New Haven.
Å undervise i matematikk var et skritt i riktig retning, men Norwoods sanne karriere begynte ikke før en familievenn inviterte henne til å besøke US Army Signal Corps Laboratories i New Jersey. Da hun og ektemannen begge ble tilbudt jobb ved Evans Signal Lab i 1948, grep de sjansen.
Følger vinden
Tildelt til laboratoriets værradargruppe akkurat da radar begynte å bli brukt i meteorologi, ble Norwood bedt om å utvikle en radarreflektor for værballonger slik at de kunne brukes til å spore vind i stor høyde.
Du sitter og tenker på et problem, sier hun, og løsningene kommer til deg etter hvert. Hun landet på et design med plater (malt sølv eller laget av metallduk) som krysset hverandre for å lage en serie reflekterende hjørner. Enheten, hengt opp på fiskesvivler, ville snurre i vinden, og produsere et karakteristisk pulserende signal som kunne spores av radar. Endelig kunne meteorologer nøyaktig beregne vindhastigheten over 100 000 fot - omtrent høyden der værballongene sprenger. Og denne bragden gjorde langsiktige værmeldinger mulig for første gang. Enheten, som Norwood designet i en alder av 22, ble senere patentert.
Norwood på Storm Detector Radar Sett på US Army Signal Corps Labs og tegninger av den patenterte radarreflektoren for værballonger hun designet for Signal Corps. I 1966 sendte NASAs Surveyor (høyre bilde) bildet til venstre av en månestein tilbake til jorden på Norwoods sender.
NASA?JPL (ROCKS); GJENNOMFØRT AV VIRGINIA NORWOOD; NASA/JPL (SURVEYOR); NORWOOD VIA GOOGLE PATENTER (DIAGRAMMER)Ikke lenge etter at hun var ferdig med det prosjektet, diskuterte laboratoriemedlemmer hvordan de skulle designe telemetritårn for et missiltestområde som ble utviklet ved Cape Canaveral i Florida. Noen i laboratoriet sa: «Å, la oss gjøre dem 1000 fot høye.» Jeg var i møtet og sa: Vet du hvor høyt Eiffeltårnet er?» husker hun, forbløffet over at kollegaen hennes vilkårlig foreslo nesten det samme tårnene. høyde. Det ene var ment å bygges flere hundre mil utenfor kysten, og Norwood innså at et slikt tårn ville være dyrt å bygge – og sårbart for orkaner.
For å finne ut nøyaktig hvor høye tårnene måtte være, trengte Norwood historiske vind- og temperaturdata. Flere mannlige kolleger ble sendt til Washington, DC, for å hente den, men de returnerte tomhendte. Norwood gikk selv og møtte den formidable Frances Whedon, US Signal Corps meteorolog som hadde nektet å frigi dataene hennes. Det viste seg at Whedon hadde oppnådd en MIT-grad i meteorologi i 1924. Hun hadde vært helt brysk med mennene, men hun tok en glans til meg, sier Norwood, som raskt fikk tillatelse til å besøke arkivene som inneholder Whedons blyantsatte værlogger.
Norwood beregnet at tårnene bare måtte være rundt 100 fot høye. De var helvete opptatt av å lage 1000 fot, sier hun. Jeg gikk rundt og beviste gjennom data at de kunne komme overens med at de var kortere. Tårnene ble bygget i Norwoods anbefalte høyde og ble brukt til missiltester på 1950- og 60-tallet.
Lære et fag
Til tross for at hun har fått patent på et av sine første oppdrag innen værradar, sier Norwood at hun gjorde viktigere arbeid da hun flyttet inn i antennegruppen. Signal Corps var interessert i å utforske forskjellige typer radarantenner, basert på mikrobølgeradarteknologi utviklet ved MITs Radiation Lab som hadde vist seg nyttig under andre verdenskrig. På begynnelsen av 1950-tallet var antennegruppen på Evans blant de få stedene som var banebrytende i utviklingen av sendere og antenner som brukte mikrobølger med stadig kortere bølgelengder, og fant ut hvordan slik teknologi kunne brukes. I den gruppen ville Norwood få et nytt patent for en ny – og lenge klassifisert – sporingsantenne. (Maten trengte ikke å rotere for å spore et innkommende signal; i stedet brukte den polarisering for å identifisere signalets vinkel og retning.) Og å være en del av antennegruppen, viste det seg, ville vise seg å være uvurderlig ettersom feltet for mikrobølgeantenner vokste frem. . Som Norwood sier, jeg lærte et håndverk.
I 1953 dro hun og mannen hennes til California, og hun fikk raskt jobb ved Sylvania Electronic Defence Labs og satte opp antennetestområdet, og hentet utstyr fra Bill Hewlett, SM ’36 og Dave Packard. Omtrent et år senere flyttet hun og ektemannen og babydatteren til Los Angeles, hvor hun ble med i antennelaboratoriet hos Hughes Aircraft, og ble den eneste kvinnen blant de rundt 2700 mennene i selskapets FoU-laboratorier. Hun gikk på jobb for Lester Van Atta, som hadde gjort banebrytende radarforskning ved MIT Rad Lab i de første dagene av krigen og drev et av de beste antenneutstyrene i landet, sier Norwood. Vi bygde noen veldig interessante antenner – noen av dem kan jeg fortelle deg om.
Norwood, iført sin messingrotte, bruker en linjal i 1963.
GJENNOMFØRT AV VIRGINIA NORWOODI et av de nå avklassifiserte prosjektene designet hun en antenne for et system som identifiserer venner og fiender. IFF, som det er kjent, må fange opp et særegent signal som sendes av alle amerikanske fly for å forhindre krigsfly i å skyte ned et av deres egne. Men hun måtte sørge for at IFF-antennen ikke ville blokkere en annen, større antenne montert bak den – en langdistanseovervåkingsantenne som skanner horisonten etter fiendtlige fly eller missiler. Hughes har nå patent på den foldede S-formede dipolantennen hun kom opp med. Det fungerte vel, sier hun, bare halvt på spøk. Venn-eller-fiende-identifikasjonsteknologi er så viktig at utviklingen av komponentene ble delt opp for å sikre at ingen person ville kjenne til hele systemet.
Administrere mikrobølger (og menn)
I 1957 ble Norwood ansatt for å lede mikrobølgegruppen for selskapets missillaboratorium. Men ikke alle var fornøyd med å se en kvinne stige i gradene hos Hughes. Som den første kvinnen som ble med i det tekniske personalet, hadde hun i utgangspunktet blitt nektet parkeringstillatelse for plassen siden bare menn parkerte der. En kollega fortalte henne en gang at kvinner – spesielt de med barn – ikke burde jobbe i laboratoriene. (Norwood tok av bare tre dager da det andre av hennes tre barn ble født, i 1959.) Nå som hun hadde ansvaret for mikrobølgeantenner og kretser for missiler, sluttet en mann og sa at han ikke ønsket å jobbe for en kvinne — eller for et selskap som er dumt nok til å sette en kvinne i den rollen. (Han kom tilbake til Hughes flere år senere og ba om å få jobbe i Norwoods gruppe. Hun sa nei.)
Norwood med Hughes-antennekolleger i 1956; en patentert antenne hun designet; med Ethelwyn Pecora, kona til Landsat-mesteren William Pecora, etter å ha vunnet Pecora-prisen i 1979 for sitt bidrag til å forstå jorden gjennom fjernmåling.
GJENNOMFØRT AV VIRGINIA NORWOODI missillaboratoriet utviklet hun og gruppen hennes antenner for å hjelpe Falcon-missilene inn på målene deres. Norwood designet også senderen og mikrobølgemottakeren for verdens første kommunikasjonssatellitt. I 1963 muliggjorde Syncom 2 – en forkortelse for synkron kommunikasjon – det første toveis satellittsamtalen mellom statsoverhoder da president Kennedy i Washington ringte statsminister Abubakar Tafawa Balewa fra Nigeria ombord på et amerikansk skip i Lagos havn. Et år senere ble Syncom 3 brukt til å kringkaste OL i Tokyo i 1964 til USA.
Sender data fra månen
Mens NASA forberedte seg på å sende den første mannen til månen, trengte den en speideranordning som kunne rapportere tilbake om egnetheten til et foreslått landingssted. De ville ikke at mannen skulle falle ned en sprekk i månen, husker Norwood.
Tidligere rekognoseringsutstyr hadde sendt tilbake bilder av deres tilnærming til månen, men hver enkelt hadde krasjet ved landing, noe som gjorde dem ubrukelige for å undersøke overflaten. Det var en stor krangel om hva som var under det øverste laget av månen, som var alt vi hadde sett, sier Norwood. Folk hadde de mest merkelige ideene om hva som kunne være der nede. Teorien om at den var laget av grønnost var nok en av de mer logiske, sier hun og ler; noen trodde til og med at månen kunne være et hult skall. NASA gikk ikke inn i disse teoriene, men de trengte et fartøy som ville overleve landingen slik at det kunne ta bilder på overflaten, ta opp en jordprøve og analysere den.
Da en annen gruppe ved Hughes taklet problemet med å oppnå en myk landing, falt utfordringen med å sørge for at landeren, kjent som Surveyor, kunne motta kommandoer og sende bilder og data tilbake til jorden til Norwood og hennes mikrobølgegruppe. Etter å ha utviklet måter å stikke små, lette sendere og antenner mellom de sarte finnene til missiler, var vi vant til å være svært begrenset med hensyn til plass og vekt, sier hun. Så vi var de opplagte å gi den jobben til.
Faktisk designet hun selv senderen som sendte alle Surveyors data tilbake til jorden. Hun hadde også tilsyn med utformingen av systemets antenne, som hun beskriver som en fullstendig nyhet på den tiden. En plasseffektiv planarray i stedet for den typiske buede parabelen, brettet seg kompakt for å fly og åpnet seg på månen. Den var festet til et solcellepanel som høstet energien til å kjøre alle månelandersystemene.
Surveyor ble skutt opp 31. mai 1966, og Norwood, som da hadde flyttet til det som skulle bli romsystemdivisjonen, husker at han var på Hughes og så på skjermer med en undermating som viser kommandosenteret ved Jet Propulsion Lab (JPL) da den nådde månen 2. juni. Et stort rop lød da JPL-teamet bekreftet – takket være kommunikasjonsutstyret Norwood og teamet hennes hadde designet – at Surveyor hadde landet intakt. Da signalene som Surveyor sendte tilbake over Norwoods sender ble dekodet til data og bilder, kunne NASA bekrefte at stedet ville være hardt og jevnt nok til at et bemannet fartøy kunne lande.
Gjør deg klar for jordens nærbilde
I løpet av måneder etter oppskytningen av Surveyor hadde Norwood begynt å tenke på et prosjekt som ikke hadde noe med våpen eller romutforskning å gjøre – et som ikke ville involvere håndtering av klassifiserte data. Det er ikke noe gøy å gå inn i et såkalt svart kammer hvor du måtte legge arbeidet ditt i en safe hver gang du gikk ut av rommet, sier hun.
Hun visste at NASA og US Geological Survey snakket om å bygge en satellitt for å observere jorden og overvåke ressursene. Med en satellitt kan du komme deg opp til fjelltopper og alle stedene geologene gjerne vil vite om og ikke har data for, sier hun. NASA planla å utstyre satellitten med returstrålevidicon-kameraer (RBV) - TV-kameraer som ligner på de som ble brukt til måneoppdragene. Ideen var å fange analoge bilder med fryseramme av jorden ved å bruke tre RBV-er med forskjellige filtre for å registrere de grønne, røde og nær-infrarøde delene av det elektromagnetiske spekteret.
Men Norwood mente at en multispektral skanner (MSS) kunne være mer nyttig. En slik skanner vil kunne fange både synlig og usynlig lys og sortere det i mer enn bare tre spektralbånd, og skape en skattekiste av informasjon. Ett bånd, for eksempel, ville tillate studier av vannkvalitet; en annen ville avsløre kraften til avlingene; en tredjedel kunne vise klorofyllabsorpsjon; andre kan brukes til å bestemme jordfuktighet eller tetthet av snøpakke.
Faktisk hadde agronomer allerede sendt spektrometre opp i fly for å samle inn slike data på et utvalg av felt. Men en satellittskanner ville samle bilder på en kontinuerlig basis, og la agronomer overvåke nøyaktig hvor mange hektar med spesifikke avlinger som vokste, potensielt hvor som helst i verden. Arborister kunne oppdage tidlige tegn på sykdom og infeksjon i trær og iverksette tiltak før de sprer seg. De som forvalter demninger og vannskiller vil ha regelmessige innmatinger av data om jordfuktighet og flom. Folketellingsledere kunne spore hvor raskt villmark og jordbruksland ble urbanisert, og økonomer kunne måle den relative økonomiske velstanden til nabolag ved å sammenligne omfanget av deres grønne områder.
Dessuten ville skanneren være digital. Detektorene vil fange opp individuelle piksler, som hver representerer et område omtrent på størrelse med en fotballbane. Disse pikslene vil bli satt sammen for å danne linjer med data som deretter kan kompileres for å danne bilder linje for linje. Digitale bilder kan analyseres med datamaskiner, og data fra forskjellige spektralbånd kan sammenlignes – noe som gir langt mer presisjon enn visuell analyse av analoge bilder. Og den evnen til å analysere spektraldata gjorde det mulig å identifisere materialet som avbildes. For eksempel vil felt med hvete og mais se like ut fra verdensrommet, men kan skilles ut med sine unike spektrale signaturer. Den mulige bruken av en multispektral skanner virket uendelig.
Norwood og arbeidsminister James Hodgson diskuterer hvordan Landsats multispektrale skanner fungerer på en konferanse i 1972.
GJENNOMFØRT AV VIRGINIA NORWOODNorwood presenterte ideen sin til toppen av Hughes og fikk 100 000 dollar for å utvikle en prototype for å vise NASA.
Hun møtte potensielle brukere for å finne ut hva slags data de trengte, og satte seg på de seks spektralbåndene som ville være mest nyttige. Så begynte hun å designe et system som effektivt kunne avbilde disse båndene og videresende dataene tilbake til jorden.
NASA hadde bestemt at satellitten skulle gå i bane rundt polene i en høyde av 500 nautiske mil. Mens den reiste fra nord til sør mens planeten roterte under den, måtte Norwoods skanner registrere lyset som reflekteres fra en diagonal stripe av Jorden 100 nautiske mil bred. Med hver bane ville Jorden ha rotert, og en ny 100-nautisk mil stripe ville bli stilt opp for skanning. I løpet av 18 dager kunne hele planeten skannes – og så ville hele prosessen gjenta seg. Skanneren ville alltid være i samme forhold til solen på hver breddegrad, så belysningen ville være konsistent når stripene ble satt sammen.
Norwood innså fra begynnelsen at skanneren ikke tålte slitasjen ved å bevege seg frem og tilbake for å fange bredden på stripen. Så hun hadde ideen om å bruke et speil som kunne svinge frem og tilbake for å reflektere lyset inn i det. Det innkommende lyset vil bli filtrert inn i de seks spektralbåndene, og deretter rettet til separate detektorer for hvert bånd. For å holde tritt med banehastigheten, ville skanneren trenge å fange seks linjer om gangen, så hvert spektralbånd trengte seks sensorer. Sensordataene vil bli digitalisert og sendt til mottaksstasjoner på bakken, hvor de kan dekodes til bilder for hvert spektralbånd eller kombineres etter behov for å lage sammensatte bilder.
Norwood var fast på at datastrømmen skulle være digital. NASA hadde alvorlige forbehold og tvilte på at seks-biters MSS-data kunne produsere bilder av høy kvalitet. Men hun visste at et kontinuerlig analogt signal ville være vanskelig å behandle nøyaktig. Å bli digital ville gjøre det mulig å kalibrere fotonnivåene fra hver sensor veldig nøyaktig. Og du vil jo at det skal være nøyaktig, sier hun: ellers får du et stripete rot når dataene rekonstrueres til bilder. Så hun jobbet sammen med en mikrobølgeovnskollega hos Hughes for å finne ut hvordan man best kunne digitalisere sensordataene. Ettersom MSS avbildet USA, ville data bli videresendt til amerikanske bakkestasjoner i sanntid; bilder av resten av verden ville bli lagret på videobånd til de kunne sendes ned til de amerikanske stasjonene. (Senere ville bakkestasjoner bli etablert rundt om i verden.)
Til syvende og sist, NASA-tjenestemenn ville senere fortelle henne at MSS-dataene ville være de første dataene som ble overført digitalt fra verdensrommet. Og det ville sette standarden for fremtidig kvantitativ fjernmåling.
For å lage det svingbare speiloppsettet, ringte Norwood til Web Howe, en fast oppfinner hos Hughes. Howe kom tilbake med en genial design som utnyttet den lave tyngdekraften i verdensrommet; det svingbare speilet gynget frem og tilbake mens kantene banket inn i støtfangere på hver side. Uten ytre krefter på speilet – i verdensrommet ville det være vektløst og ikke møte luftmotstand – vil treghet holde speilet til å banke frem og tilbake mellom støtfangerne med en jevn hastighet på mer enn 13 ganger per sekund. Hver gang det gynget én vei, fanget sensorene fra det reflekterte lyset ytterligere seks linjer med data for hvert spektralbånd, og holdt tritt med satellitten mens den reiste sørover. Og hver gang speilet vippet tilbake, fanget det lyset fra en kalibreringslampe.
Norwood forsto glansen av Howes design, men hun måtte overbevise mange som ikke sa at det ville fungere. Hughes-folk var først og fremst elektronikkmennesker, sier hun. Og de grøsset ved ideen om dette mekaniske speilet.
Hvis noen hos Hughes var skeptiske, var mange forskere ved US Geological Survey og NASA overbevist om at MSS umulig kunne gi nyttige data. De var alle kjent med vidicon TV-kameraene som ble brukt til Surveyor og tidlige Apollo-oppdrag og vant til de analoge fullformatbildene de tok. De avviste ideen om å lansere en uprøvd mekanisk enhet som skannet linje for linje - og stolte på et bankende speil, av alle ting. Debatten om hvilket system som skulle råde, trakk ut i mer enn ett år. Kartmakere som meg selv var svært mistenksomme overfor den multispektrale skanneren, som vi ikke kunne tro ville ha geometrisk integritet, skulle USGS-kartograf Alden Colvocoresses senere innrømme.
De eneste som var veldig skeptiske til at jeg møtte, forsto virkelig ikke hvordan det fungerte. De visste at det var et bankende speil, sier Norwood. De følte bare det var for grovt. Heldigvis, legger hun til, måtte hun bare overbevise den øverste ledelsen – og de var alle ganske smarte mennesker.
Da NASA ba om en reduksjon i skannerens størrelse, vekt og kraftkrav, reduserte Norwood og teamet hennes designet fra en seksbåndsskanner til en med fire bånd. Prototypen, som målte 89 x 59 x 40 centimeter, hadde et 9 x 13-tommers ovalt speil (laget av beryllium, slik at det kunne tåle smell og ikke vri seg eller vibrere) og de kontroversielle støtfangerne som fikk ingeniørene til å krype . Den veide bare 48 kilo, eller omtrent 105 pund.
Norwood fikk forskere til å laste en breadboard-versjon av skanneren på baksiden av en lastebil. Det utgjorde bare en haug med bokser, sier hun. Vi kunne bruke all vekten vi ønsket. De kjørte rundt i California og skannet Half Dome, Yosemite Valley og San Franciscos skyline. Etter å ha jobbet så lenge med spesifikasjonene, ble Norwood ikke overrasket over den høye kvaliteten på testbildene.
En testversjon av Norwoods multispektrale skanner fanget dette falske fargebildet av Half Dome fra en lastebil to måneder før Landsat 1s lansering.
GJENNOMFØRT FRA NASANASA avsluttet RBV-versus-MSS-debatten ved å bestemme seg for å inkludere begge på satellitten. Det var ikke tid eller penger til å gjøre Norwoods prototype til et endelig, raffinert produkt, så selve prototypen ble brukt. Som datteren hennes, Naomi Norwood, sier, ingen forventet at det skulle fungere bortsett fra moren min og noen andre som jobbet med det. De fleste antok at vidikonene ville være verdifulle; skanneren ble ansett som eksperimentell. Den gjennomsnittlige personen skjønte ikke hvilket forvrengt bilde et TV-kamera gir, sier Norwood. Vi ønsket vitenskapelig presisjon.
En fantastisk debut
Den 23. juli 1972 satt Norwood sammen med mannen sin og den yngre sønnen på tribunen ved Californias Vandenberg Air Force Base da Earth Resources Technology Satellite (som senere skulle bli omdøpt til Landsat 1) ble lansert med MSS-prototypen ombord. Jeg hadde aldri sett en rakettoppskyting personlig, sier hun. Så det var spennende.
To dager senere kom forskere sammen ved NASAs Goddard Space Flight Center for å se de første MSS-dataene oversatt til bilder. Da skyscener ga plass til bølgete bilder av land, klaget en tekniker over det forferdelige moiré-mønsteret. Men snart skjønte de at bildet var av Ouachita-fjellene i Oklahoma, de bølgete linjene representerte foldene i området nøyaktig. En geolog fikk tårer i øynene. Jeg tok så feil om dette, innrømmet en annen, som hadde vært en MSS-skeptiker. Jeg skal ikke spise kråke. Ikke stor nok. Jeg skal spise ravn.
Elleve dager etter oppskytingen slo en massiv strømstøt på satellitten ut en av de to videoopptakerne som lagret RBV-bilder og MSS-data samlet mens satellitten var utenfor rekkevidde for amerikanske bakkestasjoner. Tre dager senere rystet en andre strømstøt knyttet til RBV-ene satellitten, noe som fikk den til å peke bort fra jorden, og truet oppdraget. Satellitten rettet seg etter at RBV-ene ble slått av, og ingeniørene bestemte seg stille for å la dem være av for godt. Dataene som Norwoods MSS sendte tilbake til jorden – digitalt – ga forbløffende klare og skarpe bilder.
Jeg gikk på møter og folk bare hoppet opp og ned fordi de hadde oppdaget en annen bruk for dataene, sier hun. Og ikke bare forskere: i årevis kunne hvem som helst i verden kjøpe et Landsat-bilde av et hvilket som helst sted på jorden for bare 1,25 dollar. Bildetilgang og priser endret seg i løpet av tiårene – men i 2009, alt Landsat bilder ble tilgjengelig gratis.
Landsats bilde av Mount St. Helens etter utbruddet i 1980. Og Norwood, 94, gjør en daglig oversikt over fuglearter.
MICHELLE GROSKOPF (NORWOOD); USGS/NASA LANDSATNorwood var involvert i de neste fire versjonene av Landsat, som ble lansert i 1975, 1978, 1982 og 1984; Landsats 4 og 5 fløy ikke bare versjoner av firebånds MSS, men også hennes originale design. (Kaltes den tematiske kartleggeren, den skannet seks spektralbånd slik hun først hadde sett for seg, pluss ett til.) I 1977 gikk hun videre til gruppen for elektrooptikksystemer i Hughes, hvor hun fungerte som seniorforsker og deretter laboratorieingeniør , jobber med utformingen av store aktive antenner for verdensrommet og andre høyt klassifiserte offentlige prosjekter.
Da Norwood gikk av med pensjon i 1989, begynte Norwood å samle inn og restaurere antikke klokker, og ofte bearbeide hun sine egne deler for å gjøre jobben. Hun fortsetter å hengi seg til en livslang entusiasme for sportsbiler (selv om lisensen hennes falt bort under pandemien, sier hun at hennes sølvblå sekstrinns Mazda Miata håndterer bedre enn hennes tidligere Jaguarer, MG-er og Alfaer), og hun har blitt en ivrig fuglekikker , e-poster datteren sin hver morgen med den daglige opptellingen av arter i bakgården hennes (hun telte en gang 18).
I mellomtiden har Landsat-skanningsprogrammet som hun brakte til live holdt øye med verden siden 1972. Skannerne har fortsatt å utvikle seg gjennom årene, og Landsat 8, som ble lansert i 2013, har skyvekostdesignet hun hadde opprinnelig ønsket å bygge. Detektorene er arrangert på tvers av banen som avbildes, og prøver hver linje mens satellitten beveger seg i sin bane, uten at speil er nødvendig. Det ville vært mitt førstevalg, det designet, sier hun. Faktisk konfigurerte jeg en. Men vi hadde ikke detektorene – det tar tusenvis av detektorer uten hull. Landsat 9 skal etter planen lanseres i september 2021.
Landsats innvirkning har vært langt større enn noen kunne ha forestilt seg i 1972. Utover å ha spilt en nøkkelrolle i å innlede æraen med digital bildebehandling, har skannerne kronisert at Aralhavet nesten forsvant mellom Kasakhstan og Usbekistan, en innsjø som var verdens verdens fjerde størst før to av mateelvene ble omdirigert til landbruksbruk. Landsats bilder av brannene i Yellowstone Park i 1988 fremmet vår forståelse av brannvitenskap. Det har det også dokumentert slike ting som tilbaketrekningen av isbreer, den fantastiske veksten i Beijing og utbruddet av Mount St. Helens i 1980.
Norwood, som fikk en livstidspris fra American Society for Photogrammetry and Remote Sensing i år, er spesielt fornøyd med at Landsat var i stand til å avbilde deler av verden som aldri hadde blitt fanget før. Men favorittbildet hennes fra Landsat har mer personlig betydning. Jeg liker den som har huset mitt, sier hun. Fanget av den originale Landsat på en av de første passeringene over LA i 1972, henger den nå i en gang i hjemmet hennes. Den har et skarpt bilde av LA og en del av Stillehavet, hennes eget beskjedne hus gjemt blant konturene av Santa Monica-fjellene.