Edith Clarke. Meno, ktoré sa v učebniciach elektrotechniky neobjavuje tak často, ako by si zaslúžilo, no keď ich spomeniete medzi znalcami elektrických prenosových sietí, vždy sa dostaví tichý rešpekt.
V dobe, keď sa ženy len zriedka dostali za laboratórne stoly, ona ich prekročila a sadla si rovno za kresliaci stôl a počítač (vtedy ešte mechanický). Odmietla sa zmieriť s limitmi a začala ich prepisovať – nielen vo vede, ale aj v spoločnosti.
Edith Clarke bola prvá profesionálne zamestnaná elektroinžinierka v Spojených štátoch, prvá profesorka elektrotechniky a vynálezkyňa nástrojov, ktoré revolucionalizovali analýzu elektrických sietí.
Narodila sa 10. februára 1883 v Ellicott City, v americkom Marylande. v malej farmárskej komunite Ellicott City, v Howard County, Maryland. Pochádzala z prosperujúcej rodiny ako jedno z deviatich detí Johna Ridgelyho Clarkea, právnika a farmára, a Susan Dorsey Owings. Vyrastala na veľke, 400-akrovej farme, v prostredí typickom pre vyššiu strednú triedu vidieckeho Marylandu konca 19. storočia. Edith prišla o rodičov, najskôr o otca, neskôr ako dvanásťročná aj o matku.
Vychovával ju preto jej strýko. Nie každá sirota mala v tom čase to šťastie, že ju niekto podporil v štúdiu, navyše ženy v matematike. Ona to šťastie mala a využila ho naplno. V čase, keď sa väčšina žien pripravovala na rolu manželky a matky, ona sa pripravovala na štúdium matematiky. Najskôr v dievčenskej internátnej škole Briarley Hall v Montgomery County, neskôr Vassar College v New Yorku.
Po dovŕšení osemnástich rokov zdedila malý podiel z majetku svojich rodičov. Proti radám rodiny a priateľov sa rozhodla použiť tieto prostriedky na financovanie vysokoškolského štúdia na prestížnej Vassar College v New Yorku, kam nastúpila v roku 1904. V roku 1908 aj úspešne ukončila štúdium s diplomom z matematiky a astronómie. Vassar bola v tom čase jednou z mála univerzít, ktoré umožňovali ženám získať vysokoškolské vzdelanie.
Po škole niekoľko rokov učila matematiku na súkromných školách, potom pracovala ako ľudská „počítačka“ v AT&T – profesia, v ktorej ženy vykonávali náročné matematické výpočty. Bola to práve táto skúsenosť, ktorá jej ukázala, že chce byť viac než len súčasťou výpočtového tímu – chcela výpočty navrhovať. Aj počas práce na plný úväzok v AT&T pokračovala vo svojom vzdelávaní. Po večeroch študovala elektrotechniku na Columbia University a rádio na Hunter College.
V roku 1918 sa zapísala na Massachusetts Institute of Technology (MIT) – vtedy zrejme najprestížnejšiu technickú univerzitu v USA. To sa udialo len niekoľko mesiacov pred skončením prvej svetovej vojny, ktorá paradoxne vytvorila dočasné príležitosti pre ženy v technických odboroch, keďže veľa mužov odišlo na front. V roku 1919 dosiahla významný míľnik: získala titul Master of Science (M.S.) v elektrotechnike a stala sa tak prvou ženou v histórii MIT, ktorá absolvovala tento odbor.
Napriek tomuto unikátnemu akademickému úspechu na jednej z najlepších technických univerzít narazila Edith Clarke na tvrdú realitu trhu práce začiatkom 20. storočia. Žiadna spoločnosť ju nechcela zamestnať ako inžinierku, iba preto, že bola žena. Nakoniec sa zamestnala v General Electric (GE) – opäť ako „počítačka“ (human computer).
Edith Clarke sa ale v roku 1921 rozhodla pre dočasný odchod. Vzala si ročné neplatené voľno z GE a odišla učiť fyziku na Constantinople Women’s College (Americká dievčenská škola) v Turecku. Počas tohto obdobia si tiež patentovala Clarke Calculator (patentovaná až v 1925) – mechanické zariadenie, ktoré zjednodušovalo výpočet impedancií a parametrov v prenosových systémoch.
Kalkulačka pracovala na princípe logaritmického pravítka v kombinácii s kruhovým nomogramom. Clarke Calculator bola jedinečná tým, že umožňovala inžinierom rýchlo vizualizovať a upravovať hodnoty bez potreby zdĺhavého ručného riešenia diferenciálnych rovníc. Využívala sa najmä pri dimenzovaní vedení, ktoré museli prekonávať zložité geografické prekážky – ako napríklad pohoria alebo veľké vzdialenosti medzi generátorom a spotrebiteľom.
Táto pomôcka výrazne prispela k efektívnejšiemu rozšíreniu vysokonapäťových sietí v USA. V tom čase bol Clarke Calculator jedným z mála nástrojov, ktoré poskytovali spoľahlivé výsledky pre návrh jednofázových aj trojfázových AC systémov. Jej prístup v sebe kombinoval nielen technickú precíznosť, ale aj výnimočné chápanie fyzikálnych princípov, ktoré robili z jej návrhov funkčné riešenia – a nie iba teoretické cvičenia.
Keď sa v roku 1922 vrátila do Spojených štátov, GE jej konečne ponúklo pozíciu, o ktorú sa usilovala – platené miesto elektroinžinierky v oddelení Central Station Engineering Department. Stala sa tak prvou ženou v USA, ktorá bola zamestnaná ako elektroinžinierka. Nasledujúcich 23 rokov strávených v GE bolo obdobím jej najvýznamnejších príspevkov a postupného získavania uznania v odbore, ktorému dominovali muži.
V roku 1926 sa Edith Clarke stala tiež prvou ženou, ktorá prednášala na stretnutí American Institute of Electrical Engineers (AIEE). Jej prednáška sa venovala detailnej analýze dlhých elektrických prenosových sietí, pričom prezentovala nové matematické postupy pre výpočet napäťových strát, fázového posunu a kapacitných efektov.
Zamerala sa na použitie komplexných čísel v riešení lineárnych diferenciálnych rovníc, ktoré opisujú správanie striedavého prúdu v rozsiahlych sieťach. Predstavila aj svoj Clarke Calculator ako nástroj na grafické a numerické modelovanie týchto systémov. V jej práci zaznela aj myšlienka, že stabilita prenosovej sústavy nie je len otázkou výkonu generátorov, ale aj správneho navrhnutia impedančných charakteristík vedení.
V sále vtedy sedeli desiatky mužov, ktorí si písali poznámky – zaskočení nielen hĺbkou prednášky, ale aj tým, ako presvedčivo a sebavedomo ich viedla žena. Jej výskum padol na úrodnú pôdu, pretože USA prechádzali masívnou elektrifikáciou a potreba optimalizácie sietí bola kľúčová pre rozvoj priemyslu aj bežných domácností.
Clarke významne prispela k adaptácii a popularizácii metódy symetrických zložiek pre analýzu trojfázových striedavých systémov. Túto metódu, pôvodne vyvinutú Charlesom Fortescuom, si osvojila a ďalej rozpracovala počas svojho pôsobenia v GE. Svojimi publikáciami (okolo 1937-38 a neskôr v učebnici) a prednáškami ukázala, ako tento matematický nástroj zjednodušuje analýzu nesymetrických stavov (napr. porúch) v trojfázových sieťach, ktoré tvoria základ elektrickej siete v USA.
Zároveň sa podieľala na vývoji technických štandardov pre výstavbu a prevádzku vysokonapäťových vedení v západnej časti USA. Jej návrhy sa týkali nielen fyzických komponentov ako sú vodiče, izolátory a stožiare, ale aj procesov údržby, bezpečnostných noriem a systémov havarijnej prevencie. Tieto štandardy sa stali základom pre budovanie sietí v oblastiach, kde sa predtým elektrina považovala za nedosiahnuteľný luxus.
V roku 1943 vydala knihu „Circuit Analysis of A-C Power Systems“. Táto dvojdielna publikácia (druhá časť vyšla až v roku 1950) sa stala doslova bibliou v oblasti analýzy striedavých elektrických systémov a na dlhé roky slúžila ako referenčný zdroj pre elektroinžinierov v priemysle aj akademickej obci. Kniha bola prelomová tým, že spojila matematickú presnosť s praktickým inžinierskym prístupom.
Publikácia obsahovala konkrétne príklady z praxe – napríklad výpočty napäťových poklesov na stovky kilometrov dlhých prenosových vedeniach, analýzu stability viacgenerátorových systémov či porovnanie strát pri rôznych zapojeniach transformátorov. Jej kniha bola jednou z prvých, ktorá dôkladne riešila aj problematiku rezonancie v AC systémoch, čo viedlo k lepšiemu návrhu filtrov a ochranných prvkov.
Okrem kalkulátora získala Edith Clarke ďalšie patenty – v roku 1927 na regulátor napätia pre diaľkové prenosové vedenia a v roku 1944 na elektrický obvod. Medzi rokmi 1923 a 1951 publikovala alebo spolupublikovala 18 až 19 technických prác.
V roku 1947 nastúpila na University of Texas v Austine, kde sa stala profesorkou elektrotechniky – ako prvá žena na tejto pozícii v celej krajine. Vyučovala predovšetkým elektrické obvody, analýzu sietí a aplikovanú matematiku. Jej študenti často spomínali, že dokázala spojiť logiku a empatiu – bola tvrdá, ale spravodlivá a vždy ochotná pomôcť.
Edith Clarke zomrela v roku 1959. Jej odkaz ale nezhasol. V roku 2015 bola uvedená do National Inventors Hall of Fame. Jej meno nesú študentské štipendiá, technické siene slávy a v roku 2022 po nej NASA pomenovala výpočtový subsystém v rámci svojho programu výskumu energetických tokov v rámci misie Artemis.
Edith Clarke bola súčasťou prvej vlny amerických vedkýň a technických priekopníčok, ktoré otvorili dvere ďalším generáciám. V čase, keď ženy ešte nemali volebné právo (v USA ho získali až v roku 1920), ona už vyvíjala vlastný technický patent – konkrétne Clarke Calculator. Tento fakt je mimoriadne významný, pretože ukazuje, ako Edith prekračovala nielen technické, ale aj spoločenské limity.
Vstúpila do sveta inžinierstva v čase, keď sa ženy oficiálne nemohli ani len zúčastniť volieb, a napriek tomu získala patenty, publikovala v odborných časopisoch a prednášala pred výlučne mužským publikom.