世界最强奶奶，曾发明第一台多光谱扫描仪

互推小编 2023-05-27

科学世界中总是缺乏女性身影，但她们每一次出现都能推动人类社会重大变革。美国物理学家弗吉尼亚·诺伍德（Virginia Norwood）就是一个典型例子。这个不服输的奶奶因对陆地卫星计划（Landsat program）的贡献而出名，她发明的全球首台多光谱扫描仪被用在了陆地卫星1号（Landsat 1）上，用于观测地球。正因如此，她也被称为“陆地卫星之母”。3月26日，弗吉尼亚·诺伍德去世，享年96岁。

在数学上极其有天赋

如果弗吉尼亚·诺伍德听从了高中老师的建议，那么她就会成为一名图书管理员，然而诺伍德并没有“听话”。她理科成绩优异，痴迷于逻辑谜题，在数字方面有超出常人的天赋，更重要的是拥有一个全力鼓励她发展物理和数学兴趣的父亲。诺伍德进入麻省理工学院学习时，学校还没有女子宿舍，而且没有男子陪伴，宿舍食堂不允许女性单独用餐。她在位于中央广场的公寓里租了一个房间，天气好的时候步行去校园，天气不好的时候花五分钱坐有轨电车，靠吐司和西红柿切片填饱肚子。

艰苦的客观环境并没有阻挡诺伍德学习数学和物理的热情，她曾与著名美国数学家德克·斯特鲁克（Dirk Struik）一起学习，斯特鲁克认为诺伍德的天赋异于常人，经常开玩笑问她：“你需要我教你什么呢？”麻省理工学院的文凭是诺伍德挺直腰板说话的底气，毕业后她被聘请为纽黑文大学数学教授。

教授数学是诺伍德朝着正确方向迈出的一步。1948年，她与丈夫被聘请在陆军通信兵团工作时，诺伍德的职业生涯才算真正开始。那一年雷达刚开始用于气象学，诺伍德被分配到实验室的气象雷达组，开发一种用于气象气球的雷达反射器，用于观测3万米高空的风速，读数对于天气预报至关重要。因发明一种精准的观测天线，诺伍德获得了专利，并将其带来的价值用于今后几十年的工作生涯。“我学到了一门手艺。”诺伍德曾自豪地说道。

遭遇过许多歧视

二战后，美国物理学界中心逐渐从东北和中西部的顶尖大学、实验室转向西部，尤其是南加州地区。因为冷战的战略需求，美国加大了新型战略武器设备的投入，如火箭发动机、导弹等，南加州地区的实验室进行了产业升级，休斯研究实验室就是其中之一。

1954年，当诺伍德进入休斯研究实验室的天线研究部门工作时，她是2700名工作人员中唯一的女性。她为莱斯特·范阿塔（Lester Van Atta）工作，莱斯特·范阿塔在二战初期曾在麻省理工学院辐射实验室研究雷达，并管理着“全国最好的天线机构之一”。诺伍德当时致力于开发应用于敌我识别系统的天线。为防止战机击落美方飞机，敌我识别系统必须接收所有美国飞机传输的独特信号，而且敌我识别天线不会挡住安装在后面的另一个更大天线，也就是扫描地平线以寻找敌方或导弹的远程监视天线。

诺伍德成功了。1957年，她受命领导研究导弹的微波小组，但并不是每个男性都愿意看到一名女性成为自己的领导者。诺伍德曾遭遇过很多性别歧视，保安不愿意给她提供停车许可证，因为“只有男人才能在那里停车”。一名同事曾当面告诉她，女性，尤其是有孩子的女性不应该在实验室工作。另一名男同事在得知诺伍德成为她的上级后马上辞职，表示不愿意在一家“愚蠢到让女性担任领导职位的公司工作”。几年后戏剧化的一幕出现了，这名同事回到休斯实验室，要求在诺伍德的手下工作，但被拒绝了。

把世界完整展示给人类

20世纪70年代，NASA和美国地质调查局正在讨论建造一颗卫星观测地球，NASA计划为卫星配备返回光束摄像机（RBV），RBV由三台类似电视的摄像机组成，这些摄像机使用彩色滤光片在以蓝绿色、黄红色和红色红外为中心的电磁波段中提供多光谱图像。但诺伍德认为多光谱扫描仪可能更有用，这样的扫描仪能够捕捉可见光和不可见光，而且分类为三个以上的光谱带，从而创建一个信息宝库。例如，一个波段可以研究水质；另一个会显示庄稼生长情况；第三个可以显示叶绿素吸收时间；其他可用于确定土壤湿度或积雪密度。更重要的是，扫描仪捕捉到的数据将以数字呈现。计算机通过编译数据形成图像，还可以比较来自不同光谱带的数据，提供比模拟图像更高的精度。

为此，诺伍德设计了一个六波段多光谱扫描仪安装在陆地卫星1号上，并通过一面可以来回转动的镜子将光线反射到扫描仪里，入射光线将被过滤为六个光谱波段，然后进入到每个波段的单独检测器里。一开始，NASA部分人员对诺伍德的提议和设计呈怀疑态度，陆地卫星1号于1972年7月23日发射，两天后，研究人员聚集在一起观看多光谱扫描仪的数据转化而成的图像。当一名地质学家意识到一幅可怕的波纹图像是俄克拉荷马州的沃希托山脉，波浪线准确地描绘出了山脉的褶皱，他热泪盈眶地说道：“我（之前的偏见）大错特错。”

正因如此，诺伍德获得了“陆地卫星之母”的称号。2020年，NASA一名工作人员问她是否满意这个称号，诺伍德毫不犹豫地说道：“我非常喜欢而且（它）很贴切。我创造了它（陆地卫星），我为它而战。”