Katherine Johnson: la matematica che tracciò la rotta verso la Luna

Il 16 luglio 1969 iniziava il viaggio che avrebbe portato i primi esseri umani sulla Luna. Dietro quella missione storica lavorarono anche numerose scienziate, spesso rimaste nell’ombra. Tra queste, Katherine Johnson contribuì con i calcoli matematici che resero possibile il viaggio verso la Luna e il ritorno sulla Terra

di Barbara Palombo

Portare esseri umani nello spazio e riportarli sulla Terra sani e salvi non è solo una sfida tecnologica: è soprattutto un problema matematico.

Katherine Johnson non costruì razzi e non pilotò capsule spaziali, ma fu protagonista di alcuni dei momenti più delicati della corsa allo spazio grazie ai suoi calcoli. Senza i suoi numeri, molte missioni della NASA non sarebbero mai partite o non sarebbero tornate.

Nata nel 1918 in West Virginia, in un’epoca in cui segregazione razziale e discriminazioni di genere limitavano fortemente l’accesso delle donne afroamericane agli studi scientifici, mostrò fin da giovane un talento straordinario per la matematica. Dopo la laurea, nel 1953 entrò a far parte del National Advisory Committee for Aeronautics (NACA), l’ente che sarebbe poi diventato la NASA. I suoi calcoli contribuirono alle missioni Mercury, alle prime orbite attorno alla Terra e, successivamente, alle missioni Apollo che portarono gli astronauti sulla Luna.

Le traiettorie dello spazio

All’epoca, molti calcoli scientifici venivano eseguiti a mano da gruppi di matematici noti come “human computers”.

La Johnson si distinse rapidamente per la capacità di affrontare problemi matematici complessi, contribuendo allo sviluppo dei modelli necessari per calcolare le traiettorie delle missioni spaziali.

Stabilire il percorso di una capsula significava tenere conto di numerosi fattori: la gravità terrestre, la velocità iniziale, la rotazione del pianeta, l’interazione con l’atmosfera.

Katherine Johnson ebbe un ruolo centrale nello sviluppo e nella verifica di questi calcoli. Il suo lavoro fu determinante per la missione del 1962 che portò l’astronauta John Glenn a orbitare attorno alla Terra. In un momento in cui i computer erano ancora considerati poco affidabili, Glenn chiese esplicitamente che i risultati fossero verificati da lei. Solo dopo la conferma di Katherine Johnson la missione ebbe il via.

Il contributo di Katherine Johnson proseguì con il programma Apollo, che portò l’umanità sulla Luna. In questo contesto, uno dei problemi più complessi era il rientro sulla Terra. La capsula doveva entrare nell’atmosfera con un angolo estremamente preciso: troppo inclinato avrebbe causato la distruzione del veicolo, troppo piatto avrebbe fatto “rimbalzare” la capsula nello spazio con conseguente perdita dell’equipaggio. I calcoli sviluppati e verificati da Johnson permisero di affrontare questa fase critica con un livello di sicurezza senza precedenti.

Una visione che collega spazio e Terra

Il lavoro di Katherine Johnson non riguardava soltanto l’esplorazione spaziale. Calcolare la traiettoria di una capsula significa infatti descrivere con precisione il modo in cui essa interagisce con il sistema Terra.

Le orbite dei veicoli spaziali sono determinate dal campo gravitazionale terrestre, mentre il rientro dipende dall’interazione con l’atmosfera. Per prevedere il comportamento di una navicella è necessario tenere conto della forma del pianeta, della sua rotazione e delle forze che agiscono durante il volo.

I modelli matematici sviluppati e perfezionati negli anni della corsa allo spazio hanno contribuito a costruire le basi di molte tecnologie oggi utilizzate nelle geoscienze e nell’osservazione della Terra. Satelliti meteorologici, missioni per il monitoraggio del clima, sistemi di navigazione globale e piattaforme di osservazione ambientale si basano sugli stessi principi che consentono di calcolare orbite e traiettorie.

In questo senso, il contributo di Katherine Johnson rappresenta un punto di incontro tra matematica, geofisica e scienze dello spazio, dimostrando come la comprensione del nostro pianeta sia strettamente legata alla capacità di esplorare ciò che si trova oltre la sua atmosfera.

Il racconto al grande pubblico

La storia di Katherine Johnson è stata portata all’attenzione del grande pubblico anche grazie al film “Il diritto di contare” (Hidden Figures, 2016), che racconta il contributo fondamentale delle matematiche afroamericane della NASA durante la corsa allo spazio.

La pellicola ricostruisce il lavoro di Johnson insieme a quello di altre scienziate, mostrando le sfide scientifiche e umane affrontate in un contesto segnato da discriminazioni di genere e razza. Il film ha avuto un grande successo internazionale, contribuendo a far conoscere una storia rimasta a lungo trascurata e trasformando Katherine Johnson in un simbolo di eccellenza scientifica e inclusione sociale.

Un’eredità che continua

Katherine Johnson morì nel 2020, ma il suo contributo continua a vivere nella scienza contemporanea. Ogni satellite in orbita, ogni missione spaziale, ogni sistema di navigazione globale utilizza principi matematici che affondano le radici nel lavoro pionieristico svolto negli anni della corsa allo spazio.

Nel 2015 le è stata conferita la Presidential Medal of Freedom, uno dei più alti riconoscimenti civili degli Stati Uniti.

Katherine Johnson ha dimostrato che la matematica non è solo uno strumento astratto, ma una chiave per esplorare il mondo.

Questo articolo fa parte dello speciale dedicato alle donne che contribuirono alla missione Apollo 11. Scopri anche Mareta Nelle West: la geologa dietro l’allunaggio dell’Apollo 11 e Margaret Hamilton: il software dell’Apollo 11