Các kết quả phân tích các chuyến bay vệ tinh nhân tạo do ông thực hiện cho thấy, chúng ta có thể nói về không gian vũ trụ ngay từ độ cao 80 km trên bề mặt Trái đất. Cho đến nay người ta cho rằng, vũ trụ bắt đầu từ độ cao 100 km, được gọi là Karman Line.
 |
Công trình nghiên cứu của McDowell đã được công bố trên tạp chí điện tử “Acta Astronautica”, cho thấy các tranh luận về ranh giới tưởng tượng, nơi khí quyển Trái đất kết thúc và bắt đầu không gian vũ trụ, đã bùng lên từ trước khi tàu không gian không người lái Sputnik của Liên Xô cũ trở thành vệ tinh nhân tạo đầu tiên của Trái đất. Khi đó, biên giới vũ trụ được đề xuất là độ cao từ 30 km đến 1,5 triệu km (tuy nhiên, được chấp nhận nhiều hơn là ranh giới trong khoảng 75- 100 km).
Phần lớn các nhà khoa học khi đó cho rằng, do sự thay đổi các điều kiện khí quyển, liên quan đến, chẳng hạn các phase hoạt động của Mặt trời, nên việc xác định ranh giới cụ thể, dựa trên các chứng cớ vật lý, là bất khả thi. Tuy nhiên hiện giờ, nhà khoa học Jonathan C. McDowell khẳng định vẫn xác định được ranh giới vũ trụ- Trái đất.
Sự việc có các điều kiện chính trị khá mạnh mẽ, đó là việc áp dụng luật quốc tế liên quan đến khoảng không gian giữa các quốc gia, tức là độ cao mà từ đó tên lửa đạn đạo tầm xa phải chịu chi phối của luật liên quan đến các đối tượng vũ trụ. Tại Diễn đàn của Văn phòng Liên hiệp quốc về hoạt động vũ trụ năm 1959, đại diện Liên bang Xô Viết thuyết phục các quốc gia chấp nhận ranh giới 100 km hoặc 110 km, tuy nhiên Mỹ không chịu thỏa thuận với định nghĩa đó mà đưa ra mức 80 km.
 |
Nhu cầu xác định cụ thể ranh giới Trái đất - vũ trụ xuất hiện vào cuối thế kỷ XX, khi người ta bắt đầu nghĩ tới việc chinh phục vũ trụ của các doanh nghiệp tư nhân. Độ cao 100 km, được xác định dưới cái tên Karman Line (theo tên của nhà toán học và vật lý học Theodor von Karman, người Hungari – một trong những người đặt nền móng cho chương trình vũ trụ Jet Propultion Laboratory của Mỹ), được coi là nơi giáp ranh vũ trụ.
Ông Karman đã tính được rằng trên độ cao 100 km mật độ khí quyển đã sụt giảm rất nhanh, đến nỗi con tàu vũ trụ muốn chuyển động dựa trên lực khí động học, thì nó phải chuyển động nhanh hơn so với giá trị vận tốc quỹ đạo.
Từ những năm 90 thế kỷ trước, nhà khoa học Jonathan C. McDowell đã cho rằng ranh giới này cần được xác định thấp hơn, trên độ cao 80 km. Hiện giờ, ông đưa ra những luận điểm tiếp theo, dựa trên phân tích các thông số quỹ đạo từ 43.000 quỹ đạo riêng của các vệ tinh nhân tạo.
Phần lớn các vệ tinh chuyển động trên mức cao hơn giới hạn đã thảo luận, nhưng chỉ có khoảng 50% số vệ tinh trong giai đoạn cuối sứ mệnh quay quanh Trái đất hơn 2 vòng trên độ cao dưới 100 km. “Kỷ lục gia” trong việc này là vệ tinh Elektron – 4 của Nga. Trước khi bốc cháy trong khí quyển, vệ tinh này đã quay quanh Trái đất 10 lần trên độ cao khoảng 85 km.
Điều đó cho thấy, các định luật vật lý mà chúng ta sử dụng để miêu tả chuyển động các đối tượng vũ trụ đã “ghi điểm rất tốt” ở độ cao dưới mức Karman Line. Các tính toán chính xác về độ cao mà từ đó khí quyển bắt đầu kéo vệ tinh xuống dưới cho kết quả là từ 66 km đến 88 km. Theo ông McDowell, có thể chấp nhận độ cao mà vệ tinh không thể duy trì trên quỹ đạo (tức là ranh giới vũ trụ - Trái đất) là 80 km.q
