Jen málokdo si asi dokáže dnes představit život bez satelitní navigace. GPS využívá dnes spoustu lidí. Pro některé je samozřejmě životně důležitá, jde o lidi jako námořníci, letci, záchranáři, členové horské služby a podobně. Ale i běžní lidé dnes již normálně využívají satelitní navigaci například při cestách autem, či turistice.

Využívání této technologie je přitom možné zejména díky dvěma lidem. Prvním je Albert Einstein, který objevil speciální a obecnou relativitu, jejíchž efekty je při používání satelitní navigace nutné uvažovat. Druhou je americká matematička Gladys West. Jen málokdy můžeme říci, že v některé oblasti má někdo stejně zásluhy jako Einstein, ale v případě Gladys West je to zcela na místě. Na světě neexistuje snad nikdo, kdo by se o rozvoj GPS a satelitní navigace obecně zasloužil více. A protože tato žena nedávno zemřela, podíváme se dnes na její život trochu podrobněji.

Dětství a studia

Gladys Mae Brown se narodila 27. října 1930 ve městě Sutherland v americkém státě Virginia. Její rodina patřila mezi afroamerické farmáře, mladá Gladys tak strávila většinu dětství a mládí prací na rodinné farmě. Její matka si přivydělávala i prací v továrně na výrobu tabáku, její otec zase prací na železnici. Gladys v mládí velmi tvrdě pracovala, a proto stála o vzdělání, které vnímala jako cestu k jiné, lepší budoucnosti.

Na střední škole, kam chodila, získávali dva nejlepší studenti ročníku automaticky plné stipendium na Virginia State College (dnes Virginia State University), historicky první veřejné vysoké škole, která umožňovala studovat Afroameričanům. Gladys školu dokončila v roce 1948 a jelikož studovala s vyznamenáním, stipendium získala.

Na vysoké škole se rozhodla studovat matematiku. Ta je i dnes vnímaná převážně jako mužský obor, tehdy bylo toto přesvědčení ještě silnější, ale to mladou ženu neodradilo, šla si za svým cílem. V roce 1952 obdržela bakalářský titul z matematiky. Následně se dva roky věnovala učitelství, když ve Waverly ve Virginii učila právě matematiku a přírodní vědy.

Poté se však vrátila na Virginia State College, aby pokračovala ve studiu matematiky. To se jí také podařilo, když studium roku 1955 úspěšně ukončila ziskem magisterského titulu. Následně odešla znovu učit, tentokrát do Martinsville, což je další město v její rodné Virginii. Dlouho tam však nevydržela.

Počátek námořní kariéry

Už v roce 1956 ji totiž americké námořnictvo najalo k práci v Námořním zkušebním středisku ve městě Dahlgren ve Virginii. Organizace se brzy přejmenovala na Námořní středisko pro povrchový boj. Gladys byla teprve druhou Afroameričankou, která zde pracovala a jedním z pouhých čtyř Afroamerických zaměstnanců celkově. Jedním z dalších tří byl i jistý Ira West. S ním se Gladys začala stýkat, zamilovali se a v roce 1957 se vzali. Manželé měli tři děti.

Gladys, nově s příjmením West, pracovala jako počítačová programátorka a též jako projektová manažerka, která zodpovídala za analýzu dat z družic. K té vší práci a své nové rodině, kterou s Irou vytvořili si stihla ještě doplnit druhý magisterský titul, tentokrát v oboru veřejná správa na University of Oklahoma, která sídlí ve městě Norman.

Na počátku 60. let se Gladys věnovala práci na nebeské mechanice, když byla jednou z autorek studie, která zkoumala vzájemné ovlivňování se pohybů obří planety Neptun a naopak menší (v té době ještě) planety Pluto. Následně se Gladys začala věnovat analýze dat z družic. Například z výškoměrů geodetických satelitů. Jako vůbec první osoba v historii sestavila modely Země z dat těchto výškoměrů s vysokou přesností.

Důležitou stopu zanechala také jako projektová manažerka družice Seasat, první družice, která dokázala na dálku studovat zemské oceány. Práce, kterou Gladys vykonala dokázala zkrátit dobu zpracování dat z této družice na polovinu. A protože pracovala přesčasy, vysloužila si od vedení svého pracoviště pochvalu. I kdyby nevykonala už nic jiného ve své kariéře než právě tohle, stálo by to za zmínku. Ale ona vykonala.

Modely geoidu a vliv na satelitní navigaci

Její nejvýznamnější práce se týkala programování počítače IBM 7030. S jeho pomocí chtěla provádět stále přesnější výpočty tvaru Země. Jak víme, Země není koule, ani elipsoid, ale nejpřesněji popisuje tvar Země objekt, kterému říkáme geoid. Aby mohla vytvořit co nejpřesnější model musela Gladys sama navrhnout a následně využít složité algoritmy, které počítají se změnami gravitačních, slapových a jiných sil deformujících tvar Země.

Jestliže totiž chcete přesnou satelitní navigaci, musíte operovat s efekty plynoucími ze speciální a obecné teorie relativity. Jinak se vám začne navigace za den rozcházet o několik kilometrů. Potřebujete ale také znát přesný tvar Země. Naše planeta totiž není dokonalá koule, která má stejné gravitační vlastnosti všude. Což možná i tušíte, pokud jste měli ve škole fyziku a počítali jste s gravitačním zrychlením.

To se někdy zaokrouhluje na 10 m/s², někdy na 9,8 m/s², ale pravda je, že i když na povrchu Země vždy gravitační zrychlení směřuje ke středu planety, může se jeho hodnota v závislosti na místě na povrchu lišit až o téměř jedno procento. To se nemusí zdát mnoho, ale převedeno do výpočtu polohy vedou tyto drobné odchylky ke značným chybám. Zohlednit tyto rozdíly v gravitačním zrychlení je proto naprosto nezbytné.

Na pólech je Země zploštělá a na rovníku naopak vyboulená, a to díky rotaci planety kolem své osy. Na pólech je tak gravitační zrychlení větší než na rovníku. Země má navíc hluboké oceány, kde je tloušťka kúry jen několik kilometrů, a naopak vysoká pohoří, kde naopak kůra dosahuje desítek km. A i tvorba a tání ledu, zadržování a vyčerpávání vody hraje roli.

Gravitační zrychlení tak může nabývat hodnot od 9,764 m/s², až po 9,834 m/s². Rozdíl mezi oběma extrémy činí 0,7 %. Pokud tedy chceme mít přesnou satelitní navigaci, musíme neustále monitorovat gravitační vlastnosti každého místa, kde se může nacházet přijímač, to je v podstatě kdekoli na Zemi. Musíme tedy mít informace o gravitačním poli kdekoli na povrchu Země, což je možné jen díky satelitní geodézii.

A gravitační pole Země se skutečně mění. Dojde-li například k povodním, suchu, či požárům, lze sledovat změny gravitačního pole v důsledku nárůstu, nebo naopak úbytku hmoty v řádu dní. Abychom mohli přesně měřit gravitační pole, musíme mít k dispozici nepřetržité údaje o tom, jak vysoko je měřená oblast nad hladinou moře, a jak vysoko nad povrchem planety se družice nachází.

Většinu povrchu Země tvoří, jak známo oceány, a i ty je důležité monitorovat, možná dokonce důležitější než cokoli jiného. Jejich výška se totiž s časem mění v důsledku přílivu a odlivu, tání ledu, nebo toho, jak teplá voda na daném místě oceánu je. K určení rozložení hmotnosti Země je proto naprosto nezbytné oceány měřit. A bez těchto měření by satelitní navigace nemohla fungovat, neboť bychom neznali parametry Země a nemohli bychom sestrojit geoid.

Právě díky Gladys byl zemský geoid poprvé určen s vysokou přesností. Dostatečnou na to, aby umožnil satelitní navigaci. Gladys rozhodně nevykonala jen drobnost. Pro přesné určení geoidu je nutné, jak už jsem zmínil, zohlednit změny všech sil a jiných efektů, které mohou deformovat tvar Země. Na základě této práce publikovala Gladys v roce 1986 klíčovou 51 stran dlouhou podrobnou a technickou zprávu s názvem „Specifikace systému zpracování dat pro radarový výškoměr satelitu Geosat“.

Tato zpráva popisovala, jakým způsobem lze zlepšit přesnost výpočtu geoidu. Nejen, že tedy na základě dat z rádiového výškoměru družice Geosat, který byl na oběžné dráze od března 1984, práci sama vykonala, ale navíc učila ostatní, jakým způsobem lze přesnost satelitní geodézie zvýšit. Právě díky ní se následně objevily lepší technologie, které umožnily dosáhnout toho, co se dříve zdálo být nemožné.

Penze a ocenění

V Námořním středisku pro povrchový boj pracovala Gladys nakonec celých 42 let, až do svého odchodu do penze v roce 1998. Ani v důchodu se však nenudila, znovu nastoupila na vysokou školu a v roce 2000 úspěšně dokončila doktorát v oboru veřejné správy na Virginia Polytechnic Institute and State University.

V roce 2018 byla Gladys uvedena do Síně slávy letectva USA. Kapitán Godfrey Weeekes pospal její roli ve vývoji GPS: „Vystoupala v hierarchii, pracovala na satelitní geodézii a přispěla k přesnosti GPS a měření satelitních dat. Když Gladys West v roce 1956 začínala svou kariéru, pravděpodobně neměla tušení, že její práce ovlivní svět na další desetiletí.“

V témže roce získala Gladys cenu Absolventky roku na Virginia State University a také byla britskou veřejnoprávní rozhlasovou a televizní stanicí BBC vybrána do žebříčku 100 žen roku 2018. O tři roky později obdržela od britské Královské akademie inženýrství Cenu prince Philipa, a v roce 2024 byla ve městě Fredericksburg ve Virginii pojmenována jedna ze základních škol na její počest a nyní se jmenuje Základní škola Gladys West.

Odkaz

V roce 2016 vyšla známá kniha Hidden Figures: The American Dream and the Untold Story of the Black Women Who Helped Win the Space Race autorky Margot Lee Shetterly, která byla následně i zfilmována. Věnuje se ženám, které dělaly výpočty pro armádu a pro NASA před érou dnešních vyspělých počítačů. Hlavní postavou je matematička Katherine Johnson. Gladys West sice zmíněna není, ale často, když se o ní mluví, dochází k odkazování právě na toto dílo.

V době vrcholu její práce už probíhalo v USA hnutí za občanská práva, které se týkalo zrušení rasové segregace a diskriminace převážně, ale nejen, Afroameričanů. Gladys toto hnutí podporovala, avšak jako státní zaměstnankyně se nemohla účastnit protestů. Byla však členkou klubu Afroameričanek a společně s přáteli o občanských právech diskutovali.

A není divu, i sama Gladys West se totiž s mnoha problémy kvůli rasismu ve své dlouhé a bohaté kariéře setkala. Na rozdíl od bílých kolegů se jí dostávalo mnohem méně uznání a mnohem méně bonusů a privilegií. Nebyly jí například umožněny projekty, které by zahrnovaly cestování do vzdálenějších končin USA, či světa, popřípadě ty, kde by získala větší publicitu.

Tu získala alespoň ke konci života a posmrtně. Je ale vhodné se zamyslet kolik dalších lidí, kteří pro lidstvo vykonali velmi užitečné skutky zůstává (polo)zapomenuto. A kolik dalších talentů bylo kvůli rasismu a jiným předsudkům zmařeno a zadupáno do země. Měli bychom se zaměřit, aby se tyto věci už nikdy neopakovaly.

Velmi zajímavé je, že přestože měla Gladys West zásadní podíl na tvorbě a funkčnosti satelitní navigace, ona sama, jak se svěřila v rozhovoru v roce 2018, až do konce života vždy při cestování preferovala papírové mapy. A to i přes všudypřítomnost satelitní navigace a přes svůj zásadní podíl na jejím rozvoji. Řekla: „Jsem člověk, který se snaží věci dělat prakticky. Pokud vidím cestu, kam se stáčí a kam vedla, jsem si jistější.“   

O Gladys West jste až dodnes pravděpodobně nikdy neslyšeli, ale doufám, že ode dneška si na tuto extrémně významnou americkou matematičku vzpomenete pokaždé, když zapnete GPS a budete se podle ní orientovat. Bez této ženy by to totiž nebylo možné. Práce této matematičky zlepšila život nám všem.

Zdroje obrázků

• https://bigthink.com/wp-content/uploads/2026/01/181206-F-DT527-087.jpg
• https://assets.simpleviewinc.com/simpleview/image/upload/c_limit,q_75,w_1200/v1/crm/richmond/a-VA-State-9c6b40d95056a36_9c6b42a5-5056-a36a-0912fa89fd8bc357.jpg
• https://www.xyht.com/wp-content/uploads/2019/06/img109-732×1024.jpg
• https://scientificwomen.net/img/profiles/GladysWest.png
• https://www.onelineage.com/sites/default/files/2023-02/Gladys_West_and_Sam_Smith_0.jpg
• https://www.esa.int/var/esa/storage/images/esa_multimedia/images/2004/03/the_geoid_egm96_model/10190943-2-eng-GB/The_geoid_EGM96_model_pillars.jpg
• https://www.xyht.com/wp-content/uploads/2019/06/181206-f-dt527-131_40018451063_o-1024×683.jpg
• https://samepassage.org/wp-content/uploads/2022/11/Gwest_2022_6-960×579.jpg
• https://cdn.sparkfun.com/assets/home_page_posts/6/3/1/2/Screen_Shot_2023-03-20_at_2.01.22_PM.png