विज्ञान और प्रौद्योगिकी क्विज: उपग्रह कक्षाओं के प्रकार और अंतरिक्ष मलबा

सही उत्तर C, 35,786 किमी है। केवल इसी ऊँचाई पर भूमध्यरेखीय वृत्तीय कक्षा में उपग्रह को एक परिक्रमा में ठीक एक नक्षत्र दिवस लगता है, और यही शर्त उसे पृथ्वी के एक बिंदु के ऊपर स्थिर दिखाने के लिए आवश्यक है। इस आँकड़े को आमतौर पर लगभग 36,000 किलोमीटर कहकर पूर्णांकित किया जाता है और उत्तर में दोनों रूप मान्य हैं।

विकल्प A, 3,578 किमी, उन्हीं अंकों में दशमलव हटाकर बनाया गया है और जल्दबाज़ी में पढ़ने वालों को फँसाने के लिए रखा गया है। विकल्प B, 20,200 किमी, ग्लोबल पोज़िशनिंग सिस्टम उपग्रहों की ऊँचाई है, जो मध्यम भू कक्षा में हैं और जिनका आवर्तकाल करीब बारह घंटे है, एक दिन नहीं। विकल्प D बहुत ऊँचा है और लैग्रेंज बिंदु अभियानों के पैमाने के पास है; उदाहरण के लिए भारत का आदित्य-एल1 सूर्य-पृथ्वी बिंदु L1 पर लगभग 15 लाख किलोमीटर दूर है। तीनों याद रखें: निम्न भू कक्षा 2,000 किमी तक, मध्यम भू कक्षा उसके आगे और भूस्थिर 35,786 किमी पर।

सही उत्तर B, एक नक्षत्र दिवस, 23 घंटे 56 मिनट 4 सेकंड है। भूस्थिर उपग्रह को दूर के तारों के सापेक्ष पृथ्वी के घूर्णन से मेल खाना होता है, और वह घूर्णन एक नक्षत्र दिवस लेता है। चौबीस घंटे के सौर दिवस से मेल कराने पर उपग्रह धीरे-धीरे खिसकता रहेगा, क्योंकि सौर दिवस में वह अतिरिक्त घुमाव भी शामिल है जो पृथ्वी के कक्षा में आगे बढ़ने पर दोबारा सूर्य के सामने आने के लिए चाहिए।

विकल्प A, ठीक 24 घंटे, वही उत्तर है जो अधिकांश अभ्यर्थी देते हैं और सामान्य बातचीत में चल जाता है, पर सावधानी से बने प्रश्न में नक्षत्र दिवस वाला आँकड़ा ही सही है। विकल्प C, 12 घंटे, मध्यम भू कक्षा के नौवहन उपग्रह और मोल्निया कक्षा का लगभग आवर्तकाल है। विकल्प D, लगभग 90 मिनट, निम्न भू कक्षा के उपग्रह का आवर्तकाल है, जैसे 400 किलोमीटर के आसपास किसी अंतरिक्ष स्टेशन का। इस सब के पीछे नियम यही है कि कक्षीय आवर्तकाल ऊँचाई के साथ बढ़ता है।

सही उत्तर B, सूर्य-तुल्यकालिक ध्रुवीय कक्षा है। यह कक्षा लगभग ध्रुवीय होती है, सामान्यतः 600 से 900 किलोमीटर ऊँची और लगभग 98 अंश झुकाव वाली, जिससे यह प्रतिगामी हो जाती है। इसका तल उतनी ही दर से अग्रगमन करता है जिस दर से पृथ्वी सूर्य की परिक्रमा करती है, इसलिए उपग्रह हर चक्कर में किसी दिए अक्षांश को एक ही स्थानीय सौर समय पर पार करता है। इससे छाया और प्रकाश तुलनीय रहते हैं और बदलाव पकड़ना संभव होता है। भारत के कार्टोसैट, रिसोर्ससैट और ओशनसैट उपग्रह इसी का उपयोग करते हैं।

विकल्प A, भूस्थिर कक्षा, एक गोलार्ध का लगातार दृश्य देती है और इनसैट जैसे संचार तथा मौसम उपग्रहों के लिए उपयुक्त है, पर विस्तृत मानचित्रण के लिए बहुत ऊँची है। विकल्प C, मोल्निया कक्षा, लगभग 63.4 अंश झुकाव वाली अत्यधिक दीर्घवृत्तीय कक्षा है जो ऊँचे अक्षांशों पर लंबा ठहराव देती है। विकल्प D, कब्रगाह कक्षा, कोई कार्यशील कक्षा ही नहीं है; यह भूस्थिर पट्टी से ऊपर की निपटान कक्षा है जहाँ सेवानिवृत्त उपग्रह रखे जाते हैं।

सही उत्तर B, आर्थर सी. क्लार्क है। इस ब्रिटिश विज्ञान कथा लेखक और अभियंता ने 1945 में बताया कि लगभग 36,000 किलोमीटर की भूमध्यरेखीय वृत्तीय कक्षा में रखे तीन उपग्रह लगभग पूरी आबाद दुनिया तक रेडियो संकेत पहुँचा सकते हैं। इसीलिए भूस्थिर कक्षा को क्लार्क कक्षा और उसमें रखे उपग्रहों की माला को कभी-कभी क्लार्क पट्टी कहा जाता है।

विकल्प A, आइज़ैक असिमोव, प्रसिद्ध विज्ञान कथा लेखक थे पर इस प्रस्ताव से जुड़े नहीं हैं। विकल्प C, कोंस्तान्तिन त्सिओल्कोव्स्की, वे रूसी अग्रदूत थे जिन्होंने दशकों पहले रॉकेट समीकरण और अंतरिक्ष उड़ान का सिद्धांत निकाला, पर भूस्थिर संचार का विचार नहीं दिया। विकल्प D, जूल्स वर्न, ने उन्नीसवीं सदी में चंद्रमा की यात्रा की कल्पना की थी, इस तरह की कक्षीय गणित के प्रयोग से बहुत पहले। 1945 और 35,786 किलोमीटर के साथ क्लार्क का नाम याद रखें।

सही उत्तर B, मध्यम भू कक्षा है। ग्लोबल पोज़िशनिंग सिस्टम के उपग्रह लगभग 20,200 किलोमीटर पर परिक्रमा करते हैं, जो 2,000 किलोमीटर से लेकर भूस्थिर ऊँचाई 35,786 किलोमीटर तक फैली मध्यम भू कक्षा पट्टी में आता है। इस ऊँचाई पर हर उपग्रह को चक्कर पूरा करने में करीब बारह घंटे लगते हैं, और उपग्रहों का समूह पृथ्वी के किसी भी बिंदु से कई उपग्रह दृश्य बनाए रखता है, जो रिसीवर को स्थिति निकालने के लिए चाहिए।

विकल्प A, निम्न भू कक्षा, अंतरिक्ष स्टेशन और सुदूर संवेदन उपग्रहों के लिए है; वहाँ नौवहन उपग्रह इतनी तेज़ी से गुज़र जाएगा कि काम का न रहे। विकल्प C, भूस्थिर कक्षा, संचार और मौसम उपग्रहों के लिए है, और भारत का नाविक क्षेत्रीय प्रणाली होने के कारण भूस्थिर तथा झुकी भू-तुल्यकालिक कक्षाएँ उपयोग करता है, पर अमेरिकी जीपीएस मध्यम भू कक्षा का समूह है। विकल्प D, सूर्य-तुल्यकालिक कक्षा, चित्रण के लिए विशिष्ट निम्न भू कक्षा है।

सही उत्तर A, डोनाल्ड जे. केसलर ने 1978 में है। तब अमेरिकी अंतरिक्ष एजेंसी के साथ काम करते हुए केसलर ने यह तर्क प्रकाशित किया कि निम्न भू कक्षा में वस्तुओं की संख्या एक घनत्व पार कर ले, तो उनके बीच टक्करें वायुमंडल द्वारा पुराने मलबे को नीचे खींचने की दर से तेज़ी से नए टुकड़े बनाएँगी। फिर हर टक्कर अगली को भोजन देती है, और नया प्रक्षेपण न हो तब भी श्रृंखला चलती रह सकती है।

विकल्प B में व्यक्ति सही है पर वर्ष गलत, और इस प्रश्न में यही सबसे आम भूल है, इसलिए केसलर के साथ 1978 को जोड़कर ही याद करना चाहिए। विकल्प C, हरमन ओबर्थ, रॉकेट विज्ञान के संस्थापक सिद्धांतकारों में थे और मलबा मॉडलिंग से उनका कोई संबंध नहीं, तथा 1957 स्पुतनिक 1 का वर्ष है। विकल्प D, वर्नर वॉन ब्राउन, ने सैटर्न V रॉकेट का विकास नेतृत्व किया और 1969 पहली चंद्र लैंडिंग का वर्ष है। दोनों गलत विकल्प प्रसिद्ध पर असंबद्ध अंतरिक्ष तिथियों से बने हैं।

सही उत्तर B, माइक्रोसैट-आर है। मिशन शक्ति में रक्षा अनुसंधान एवं विकास संगठन द्वारा विकसित अवरोधक ओडिशा तट के पास डॉ. ए. पी. जे. अब्दुल कलाम द्वीप से छोड़ा गया और उसने निम्न भू कक्षा में लगभग 283 किलोमीटर की ऊँचाई पर भारत के अपने माइक्रोसैट-आर उपग्रह को नष्ट किया। कम ऊँचाई जानबूझकर चुनी गई थी ताकि टुकड़े ऊर्जा खोकर जल्दी वायुमंडल में लौट आएँ और कक्षा में देर तक न रहें।

विकल्प A, कार्टोसैट-2, भारत का कार्यशील सुदूर संवेदन उपग्रह है और कभी लक्ष्य नहीं बना। विकल्प C, रिसैट-2बी, रडार चित्रण उपग्रह है जो परीक्षण के कुछ महीने बाद छोड़ा गया। विकल्प D, फेंगयुन-1सी, चीनी मौसम उपग्रह है जिसे चीन ने जनवरी 2007 के अपने उपग्रह भेदी परीक्षण में नष्ट किया था और जिससे इतिहास का सबसे बड़ा ट्रैक करने योग्य मलबा बादल बना; यही यहाँ का आम भ्रम है। मिशन शक्ति से भारत अमेरिका, रूस और चीन के बाद यह क्षमता दिखाने वाला चौथा देश बना।

सही उत्तर B, अंतरिक्ष की वस्तुओं, मलबे सहित, की ट्रैकिंग और विश्लेषण है। नेत्र का पूरा रूप नेटवर्क फ़ॉर स्पेस ऑब्जेक्ट्स ट्रैकिंग एंड एनालिसिस है। यह इसरो का वह कार्यक्रम है जिसमें रडार, प्रकाशिक दूरबीन और नियंत्रण केंद्र की क्षमता बनाई जा रही है, ताकि भारत कक्षा की वस्तुओं को पकड़े, उनका पीछा करे और सूची बनाए, और विदेशी आँकड़ों पर पूरी तरह निर्भर रहने के बजाय अपने उपग्रहों को निकट आगमन की चेतावनी दे सके। यह बेंगलुरु में स्थापित IS4OM के साथ काम करता है।

विकल्प A गलत है क्योंकि मानव अंतरिक्ष उड़ान की तैयारी गगनयान कार्यक्रम और उसकी अंतरिक्ष यात्री प्रशिक्षण सुविधा के अंतर्गत आती है। विकल्प C गलत है क्योंकि फ़सल बीमा में सुदूर संवेदन आँकड़े कृषि मंत्रालय की अलग योजनाओं के तहत उपयोग होते हैं। विकल्प D गलत है क्योंकि नौवहन उपग्रह छोड़ना अभियान गतिविधि है; नेत्र निगरानी और सुरक्षा का नेटवर्क है, प्रक्षेपण कार्यक्रम नहीं।

सही उत्तर A, इरीडियम 33 और कॉसमॉस 2251 है। फरवरी 2009 में चालू अमेरिकी संचार उपग्रह इरीडियम 33 और निष्क्रिय रूसी सैन्य संचार उपग्रह कॉसमॉस 2251 साइबेरिया के ऊपर कई किलोमीटर प्रति सेकंड की सापेक्ष चाल से टकरा गए। दोनों नष्ट हो गए और घटना से हज़ारों ट्रैक करने योग्य टुकड़े बने, जिससे सिद्ध हुआ कि पूरे उपग्रहों के बीच आकस्मिक टक्कर अब सैद्धांतिक चिंता नहीं है।

विकल्प B में दो यूरोपीय पृथ्वी प्रेक्षण उपग्रहों के नाम हैं जो कभी नहीं टकराए। विकल्प C चीनी और भारतीय उपग्रह भेदी परीक्षणों के लक्ष्यों की जोड़ी बनाता है, जो अपने ही उपग्रह का जानबूझकर विनाश था, दुर्घटना नहीं, और वे अलग वर्षों में हुए। विकल्प D में 1957 और 1958 के पहले सोवियत तथा पहले अमेरिकी उपग्रह हैं, जो बहुत अलग समय में कक्षा में थे और आकार में बहुत छोटे थे। याद रखें: फेंगयुन-1सी के लिए 2007, इरीडियम-कॉसमॉस के लिए 2009 और मिशन शक्ति के लिए 2019।

सही उत्तर B, भूस्थिर पट्टी से कुछ सौ किलोमीटर ऊपर है। जीवन के अंत के पास पहुँचा संचार उपग्रह थोड़ा ईंधन बचाकर रखता है ताकि वह खुद को भीड़ भरी भूस्थिर माला से उठाकर ऐसी ऊँची कक्षा में ले जाए जहाँ वह किसी कार्यशील स्थान पर लौट न सके और किसी सक्रिय उपग्रह से न टकराए। ऐसे उपग्रह को पुनर्प्रवेश के लिए नीचे लाने में उठाने से बहुत अधिक ईंधन लगेगा, इसलिए उस ऊँचाई पर ऊपर की ओर निपटान ही स्वीकृत तरीका है।

विकल्प A उलटा तरीका बताता है, जो निम्न भू कक्षा के उपग्रहों के लिए अपनाया जाता है, जहाँ उन्हें नीचे लाया जाता है ताकि वायुमंडलीय घर्षण उन्हें पुनर्प्रवेश के लिए खींच ले। विकल्प C गलत है क्योंकि सूर्य-तुल्यकालिक पट्टी चित्रण उपग्रहों का व्यस्त कार्यशील क्षेत्र है और वहाँ जानबूझकर कुछ नहीं रखा जाता। विकल्प D गलत है क्योंकि लैग्रेंज बिंदु अंतरिक्ष वेधशालाओं जैसे वैज्ञानिक अभियानों के लिए हैं, सेवानिवृत्त उपकरण फेंकने के लिए नहीं।

सही उत्तर C, दायित्व अभिसमय, 1972 है। इसका पूरा नाम अंतरिक्ष पिंडों से हुए नुकसान के लिए अंतरराष्ट्रीय दायित्व संबंधी अभिसमय है, और यह जिम्मेदारी उस राज्य पर डालता है जो अंतरिक्ष पिंड छोड़ता है या उसका प्रक्षेपण कराता है। पृथ्वी की सतह पर या उड़ते विमान को हुए नुकसान के लिए दायित्व निरपेक्ष है, और कहीं और हुए नुकसान, जैसे कक्षा में दो उपग्रहों की टक्कर, के लिए दायित्व दोष आधारित है।

विकल्प A, 1967 की बाह्य अंतरिक्ष संधि, वह मूल दस्तावेज़ है जो अंतरिक्ष को सबके अन्वेषण के लिए मुक्त घोषित करता है, कक्षा में जनसंहारक हथियार रखने पर रोक लगाता है और खगोलीय पिंडों पर राष्ट्रीय अधिकार से मना करता है; वह राज्य की जिम्मेदारी का सिद्धांत बताता है पर विस्तृत दायित्व नियम बाद में आए। विकल्प B, 1968 का बचाव समझौता, अंतरिक्ष यात्रियों और अंतरिक्ष पिंडों की वापसी से जुड़ा है। विकल्प D, 1979 का चंद्र समझौता, चंद्रमा और अन्य पिंडों की गतिविधियों पर है और उसके पक्षकार बहुत कम हैं।

सही उत्तर C, 25 वर्ष है। वर्ष 1993 में बनी और इसरो समेत कई एजेंसियों वाली अंतर-एजेंसी अंतरिक्ष मलबा समन्वय समिति का पुराना दिशानिर्देश यही है कि निम्न भू कक्षा के संरक्षित क्षेत्र को छोड़ते यान या ऊपरी चरण को अभियान समाप्ति के पच्चीस वर्ष के भीतर अवतरित किया जाए या ऐसी कक्षा में डाला जाए जहाँ से वह पुनर्प्रवेश कर जाए। इसके साथ निष्क्रियकरण भी जुड़ा है, यानी बचा प्रणोदक निकालना और बैटरियाँ उतार देना, ताकि उपकरण फटकर नए टुकड़े न बनाए।

विकल्प A, 5 वर्ष, और विकल्प B, 10 वर्ष, स्वीकृत आँकड़े से कम हैं, हालाँकि कुछ देशों के नए राष्ट्रीय नियम अब और कड़ी समय सीमा की ओर बढ़ रहे हैं। विकल्प D, 50 वर्ष, इतना लंबा है कि उपयोगी न रहे, क्योंकि भीड़ भरी पट्टी में इतने समय टिका मलबा टक्कर का खतरा ऊँचा बनाए रखता है। भूस्थिर उपग्रहों के लिए यही व्यवहार अवतरण नहीं बल्कि उपग्रह को पट्टी से ऊपर कब्रगाह कक्षा में उठाना है।