UPSC Prelims 2024
विज्ञान एवं प्रौद्योगिकी Previous Year Questions (PYQs)

Detailed Explanation:

सही उत्तर: ✅ विकल्प 4 (सभी चार)

Distributed Energy Resources (DERs) ऐसे छोटे ऊर्जा उत्पादन या भंडारण स्रोत होते हैं जो उपभोक्ताओं के निकट स्थित होते हैं, न कि बड़े केंद्रीकृत बिजलीघरों में। ये ऊर्जा प्रणाली को अधिक लचीला और कुशल बनाते हैं।

✅ बैटरी स्टोरेज – सही: यह ऊर्जा को संग्रहित करता है और आवश्यकता पड़ने पर बिजली उपलब्ध कराता है, इसलिए DER माना जाता है।

✅ बायोमास जनरेटर – सही: छोटे स्तर पर बायोमास से बिजली उत्पादन उपभोक्ताओं के निकट किया जा सकता है।

✅ फ्यूल सेल – सही: फ्यूल सेल विकेन्द्रीकृत तरीके से बिजली उत्पन्न करते हैं और DER की श्रेणी में आते हैं।

✅ रूफटॉप सोलर फोटोवोल्टिक यूनिट – सही: घरों, कार्यालयों और उद्योगों में सीधे बिजली उत्पादन करने वाला सबसे सामान्य DER है।

संक्षिप्त नोट्स: Distributed Energy Resources (DERs)

• DERs छोटे पैमाने के ऊर्जा संसाधन होते हैं।

• इनमें ऊर्जा उत्पादन और ऊर्जा भंडारण दोनों शामिल हैं।

• प्रमुख उदाहरण: रूफटॉप सोलर, बैटरी स्टोरेज, फ्यूल सेल, बायोमास प्लांट।

• ट्रांसमिशन और वितरण हानियों को कम करते हैं।

• बिजली ग्रिड की विश्वसनीयता और लचीलापन बढ़ाते हैं।

• नवीकरणीय ऊर्जा के एकीकरण में मदद करते हैं।

• मुख्य ग्रिड के साथ या स्वतंत्र रूप से कार्य कर सकते हैं।

• स्मार्ट ग्रिड और विकेन्द्रीकृत ऊर्जा प्रणाली के लिए महत्वपूर्ण हैं।

Detailed Explanation:

सही उत्तर: ✅ विकल्प 3 (Metaverse)

Metaverse एक ऐसा डिजिटल नेटवर्क है जिसमें कई 3D आभासी (Virtual) दुनिया आपस में जुड़ी होती हैं। इसमें लाखों उपयोगकर्ता एक साथ प्रवेश कर सकते हैं, बातचीत कर सकते हैं और डिजिटल संपत्तियों पर स्वामित्व रख सकते हैं।

❌ Big Data Analytics – गलत: यह बड़े डेटा के विश्लेषण से संबंधित है, न कि वर्चुअल दुनिया से।

❌ Cryptography – गलत: यह डेटा और संचार को सुरक्षित बनाने की तकनीक है। यह मेटावर्स का हिस्सा हो सकती है, लेकिन मेटावर्स स्वयं नहीं है।

✅ Metaverse – सही: यह आपस में जुड़े हुए 3D वर्चुअल संसारों का नेटवर्क है जहाँ उपयोगकर्ता डिजिटल संपत्तियों का स्वामित्व रख सकते हैं।

❌ Virtual Matrix – गलत: यह इस अवधारणा के लिए प्रचलित या मान्य शब्द नहीं है।

संक्षिप्त नोट्स: मेटावर्स (Metaverse)

• इंटरनेट पर आधारित 3D वर्चुअल दुनिया का नेटवर्क।

• VR, AR, AI और Blockchain तकनीकों का उपयोग करता है।

• उपयोगकर्ता डिजिटल अवतार (Avatar) के माध्यम से भाग लेते हैं।

• NFTs और डिजिटल संपत्ति अधिकारों का समर्थन करता है।

• मुख्य विशेषता: Interoperability (परस्पर संचालन क्षमता)।

• गेमिंग, शिक्षा, व्यापार, मनोरंजन और ऑनलाइन बैठकों में उपयोग।

• अक्सर Web 3.0 की अवधारणा से जुड़ा हुआ माना जाता है।

• कई बड़ी तकनीकी कंपनियाँ इसके विकास में निवेश कर रही हैं।

Detailed Explanation:

सही उत्तर: ✅ विकल्प 2 (केवल कथन 2 और 3)

Radioisotope Thermoelectric Generator (RTG) रेडियोधर्मी पदार्थों के प्राकृतिक क्षय (decay) से उत्पन्न ऊष्मा को विद्युत ऊर्जा में बदलता है। इसका उपयोग मुख्यतः अंतरिक्ष अभियानों में किया जाता है।

❌ कथन I गलत है: RTG छोटे फिशन रिएक्टर नहीं होते। इनमें नाभिकीय विखंडन (fission) नहीं होता, बल्कि रेडियोधर्मी क्षय से ऊर्जा प्राप्त की जाती है।

✅ कथन II सही है: RTG का उपयोग अंतरिक्ष यानों, उपग्रहों और रोवरों के ऑनबोर्ड सिस्टम को ऊर्जा देने के लिए किया जाता है।

✅ कथन III सही है: RTG में सामान्यतः Plutonium-238 का उपयोग होता है, जिसे विशेष रूप से अंतरिक्ष कार्यक्रमों के लिए भी बनाया जाता है।

संक्षिप्त नोट्स: Radioisotope Thermoelectric Generator (RTG)

• रेडियोधर्मी क्षय से उत्पन्न ऊष्मा को सीधे विद्युत में बदलता है।

• इसमें नाभिकीय विखंडन (Fission) नहीं होता।

• प्रमुख ईंधन: Plutonium-238।

• Pu-238 का अर्ध-आयु काल लगभग 87.7 वर्ष है।

• सूर्य से दूर अंतरिक्ष अभियानों के लिए अत्यंत उपयोगी।

• Voyager 1, Voyager 2 और Curiosity Rover में इसका उपयोग हुआ है।

• कई दशकों तक विश्वसनीय ऊर्जा प्रदान कर सकता है।

• गहरे अंतरिक्ष (Deep Space) अभियानों के लिए अत्यंत महत्वपूर्ण तकनीक है।

Detailed Explanation:

सही उत्तर: ✅ विकल्प 1 (Nitric Oxide)

Nitric Oxide (NO) मानव शरीर में बनने वाला एक महत्वपूर्ण संकेतक अणु (signaling molecule) है। यह रक्त वाहिकाओं की चिकनी मांसपेशियों को शिथिल करता है, जिससे रक्त वाहिकाएँ फैलती हैं और रक्त प्रवाह बढ़ता है।

✅ Nitric Oxide – सही: यह रक्त वाहिकाओं का प्रसार (vasodilation) करता है और रक्त प्रवाह बढ़ाता है।

❌ Nitrous Oxide (N₂O) – गलत: इसे "Laughing Gas" कहा जाता है और यह मुख्यतः एनेस्थीसिया में उपयोग होती है।

❌ Nitrogen Dioxide (NO₂) – गलत: यह एक हानिकारक वायु प्रदूषक है।

❌ Nitrogen Pentoxide (N₂O₅) – गलत: यह एक रासायनिक यौगिक है जिसका रक्त वाहिकाओं के प्रसार से कोई संबंध नहीं है।

संक्षिप्त नोट्स: Nitric Oxide (NO)

• इसके जैविक महत्व की खोज पर 1998 का नोबेल पुरस्कार दिया गया।

• यह L-arginine से Nitric Oxide Synthase (NOS) एंजाइम द्वारा बनता है।

• रक्त वाहिकाओं को फैलाकर रक्तचाप कम करता है।

• हृदय एवं रक्तवाहिका स्वास्थ्य के लिए अत्यंत महत्वपूर्ण।

• तंत्रिका तंत्र और प्रतिरक्षा प्रणाली में भी भूमिका निभाता है।

• Nitroglycerin जैसी दवाएँ NO छोड़कर कार्य करती हैं।

• इसकी कमी उच्च रक्तचाप और हृदय रोगों से जुड़ी हो सकती है।

• यह एक अल्पकालिक गैसीय संदेशवाहक (gaseous messenger) है।

Detailed Explanation:

सही उत्तर: ✅ विकल्प 4 (कोई नहीं)

पाँचवीं पीढ़ी (Fifth Generation) के लड़ाकू विमानों की प्रमुख विशेषताएँ स्टेल्थ तकनीक, सेंसर फ्यूज़न, सुपरक्रूज़ क्षमता, उन्नत एवियोनिक्स और नेटवर्क-केंद्रित युद्ध प्रणाली हैं। दिए गए तीनों विमान इस श्रेणी में नहीं आते।

❌ Rafale – गलत: Dassault Rafale एक 4.5वीं पीढ़ी का बहुउद्देश्यीय लड़ाकू विमान है।

❌ MiG-29 – गलत: Mikoyan MiG-29 एक चौथी पीढ़ी का लड़ाकू विमान है।

❌ Tejas MK-1 – गलत: HAL Tejas Mk1 को सामान्यतः चौथी पीढ़ी का हल्का लड़ाकू विमान माना जाता है।

अतः तीनों में से कोई भी पाँचवीं पीढ़ी का लड़ाकू विमान नहीं है।

संक्षिप्त नोट्स: Fighter Aircraft Generations

• 4th Generation: उच्च गतिशीलता, Fly-by-Wire, उन्नत रडार (जैसे MiG-29)।

• 4.5 Generation: AESA रडार, आधुनिक एवियोनिक्स, सीमित स्टेल्थ क्षमता (जैसे Rafale)।

• 5th Generation: पूर्ण स्टेल्थ, सेंसर फ्यूज़न, सुपरक्रूज़ क्षमता।

• पाँचवीं पीढ़ी के उदाहरण: F-22 Raptor, F-35 Lightning II, Sukhoi Su-57।

• भारत वर्तमान में Rafale, Su-30MKI, MiG-29 और Tejas संचालित करता है।

• भारत Advanced Medium Combat Aircraft (AMCA) विकसित कर रहा है।

• स्टेल्थ तकनीक रडार पर पहचान कम करती है।

• सेंसर फ्यूज़न विभिन्न सेंसरों की जानकारी को एकीकृत करता है।

Detailed Explanation:

सही उत्तर: ✅ केवल दो (Option B)

रडार रेडियो तरंगों को भेजकर और उनके परावर्तन को पकड़कर वस्तुओं का पता लगाता है। इसका उपयोग मौसम की निगरानी और पशुओं के प्रवास को ट्रैक करने में होता है, लेकिन नशीले पदार्थों की पहचान के लिए सामान्यतः नहीं किया जाता।

❌ कथन I गलत है: हवाई अड्डों पर नशीले पदार्थों की पहचान आमतौर पर एक्स-रे स्कैनर, ट्रेस डिटेक्टर, स्निफर डॉग और रासायनिक परीक्षणों से की जाती है, रडार से नहीं।

✅ कथन II सही है: मौसम रडार का उपयोग वर्षा, बर्फबारी, तूफान आदि की निगरानी के लिए किया जाता है।

✅ कथन III सही है: पक्षियों, चमगादड़ों और अन्य जानवरों के प्रवास को ट्रैक करने के लिए रडार का उपयोग किया जाता है।

संक्षिप्त नोट्स: रडार (Radar)

• RADAR का पूरा नाम Radio Detection And Ranging है।

• यह रेडियो तरंगों का उपयोग करके वस्तुओं की स्थिति और गति का पता लगाता है।

• मौसम रडार वर्षा, आंधी और चक्रवात की निगरानी करते हैं।

• डॉप्लर रडार वस्तुओं की गति माप सकता है।

• रडार का उपयोग विमानन, रक्षा, नौवहन और मौसम विज्ञान में होता है।

• यह पक्षियों और जानवरों के प्रवास का अध्ययन करने में उपयोगी है।

• रडार रात, कोहरे और बादलों में भी प्रभावी रूप से काम करता है।

Detailed Explanation:

सही उत्तर: ✅ जलवाष्प (Water Vapour) – Option D

हाइड्रोजन से चलने वाले Fuel Cell Electric Vehicles (FCEVs) में फ्यूल सेल के अंदर हाइड्रोजन और वायु की ऑक्सीजन की प्रतिक्रिया से बिजली बनती है।

इस प्रक्रिया में पानी (H₂O) और ऊष्मा उत्पन्न होती है। इसलिए वाहन के एग्जॉस्ट पाइप से केवल जलवाष्प निकलती है, जिससे यह एक स्वच्छ ऊर्जा तकनीक मानी जाती है।

❌ Hydrogen Peroxide: फ्यूल सेल की सामान्य प्रक्रिया में नहीं बनता।

❌ Hydronium (H₃O⁺): यह जलीय घोल में पाया जाता है, वाहन से उत्सर्जित नहीं होता।

❌ Oxygen: ऑक्सीजन प्रतिक्रिया में उपयोग होती है, बाहर नहीं निकलती।

✅ Water Vapour: हाइड्रोजन फ्यूल सेल वाहन का मुख्य और एकमात्र एग्जॉस्ट उत्सर्जन।

संक्षिप्त नोट्स: फ्यूल सेल इलेक्ट्रिक वाहन (FCEV)

• FCEV में हाइड्रोजन (H₂) ईंधन के रूप में उपयोग होती है।

• बिजली विद्युत-रासायनिक अभिक्रिया से बनती है, दहन से नहीं।

• मुख्य अभिक्रिया: हाइड्रोजन + ऑक्सीजन → बिजली + पानी + ऊष्मा।

• एग्जॉस्ट से केवल जलवाष्प (H₂O) निकलती है।

• इसे Zero Tailpipe Emission Technology माना जाता है।

• हाइड्रोजन को उच्च-दाब टैंकों में संग्रहित किया जाता है।

• Toyota Mirai और Hyundai Nexo इसके प्रसिद्ध उदाहरण हैं।

• इनमें तेज़ रिफ्यूलिंग और लंबी ड्राइविंग रेंज का लाभ मिलता है।

Detailed Explanation:

सही उत्तर: ✅ केवल 1 (Option A)

हाइड्रोजेल ऐसे बहुलक (polymer) पदार्थ होते हैं जो बहुत अधिक मात्रा में पानी को सोखकर अपने भीतर बनाए रख सकते हैं। उनकी जैव-संगतता (biocompatibility) और नियंत्रित रूप से पदार्थ छोड़ने की क्षमता उन्हें चिकित्सा क्षेत्र में बहुत उपयोगी बनाती है।

✅ कथन I सही है: हाइड्रोजेल का उपयोग नियंत्रित दवा वितरण (Controlled Drug Delivery) में किया जाता है क्योंकि ये दवा को धीरे-धीरे और नियंत्रित तरीके से छोड़ सकते हैं।

❌ कथन II गलत है: मोबाइल एयर-कंडीशनिंग सिस्टम में रेफ्रिजरेंट, कंप्रेसर और हीट एक्सचेंजर उपयोग होते हैं। हाइड्रोजेल इनका सामान्य हिस्सा नहीं हैं।

❌ कथन III गलत है: औद्योगिक लुब्रिकेंट सामान्यतः तेल या सिंथेटिक पदार्थों पर आधारित होते हैं। हाइड्रोजेल में आवश्यक स्नेहन (lubrication) गुण नहीं होते।

संक्षिप्त नोट्स: हाइड्रोजेल (Hydrogels)

• हाइड्रोजेल पानी सोखने वाले पॉलीमर नेटवर्क होते हैं।

• इनमें 90–99% तक पानी संग्रहित रह सकता है।

• इनका प्रमुख उपयोग Controlled Drug Delivery में होता है।

• कॉन्टैक्ट लेंस, घाव की ड्रेसिंग और टिश्यू इंजीनियरिंग में उपयोग किए जाते हैं।

• अधिकांश हाइड्रोजेल जैव-संगत (Biocompatible) और सुरक्षित होते हैं।

• ये pH, तापमान और नमी के अनुसार प्रतिक्रिया दे सकते हैं।

• बायोमेडिकल इंजीनियरिंग और पुनर्जनन चिकित्सा में इनका महत्वपूर्ण उपयोग है।

Detailed Explanation:

सही उत्तर: ✅ दीर्घकालिक ऊर्जा भंडारण (Long Duration Energy Storage) – Option C

पम्प्ड-स्टोरेज हाइड्रोपावर (PSH) को अक्सर "वॉटर बैटरी" कहा जाता है। इसमें अतिरिक्त बिजली का उपयोग करके पानी को निचले जलाशय से ऊपरी जलाशय में पम्प किया जाता है। जब बिजली की मांग बढ़ती है, तो यही पानी नीचे छोड़कर बिजली उत्पन्न की जाती है।

सौर और पवन ऊर्जा जैसी अनियमित (intermittent) ऊर्जा के बढ़ते उपयोग के साथ PSH का महत्व लगातार बढ़ रहा है।

❌ सीढ़ीदार खेतों की सिंचाई: PSH का उद्देश्य ऊर्जा भंडारण है, सिंचाई नहीं।

❌ अनाज फसलों की लिफ्ट सिंचाई: इसमें पम्प का उपयोग होता है, लेकिन PSH का मुख्य उद्देश्य बिजली संग्रहण और ग्रिड संतुलन है।

✅ दीर्घकालिक ऊर्जा भंडारण: यह बिजली को लंबे समय तक संग्रहित करने की सबसे विकसित और व्यापक तकनीकों में से एक है।

❌ वर्षा जल संचयन प्रणाली: वर्षा जल संचयन का उद्देश्य जल संरक्षण है, ऊर्जा भंडारण नहीं।

संक्षिप्त नोट्स: पम्प्ड-स्टोरेज हाइड्रोपावर (PSH)

• PSH दुनिया की सबसे बड़ी ग्रिड-स्तरीय ऊर्जा भंडारण तकनीक है।

• इसमें अलग-अलग ऊँचाई पर दो जलाशय होते हैं।

• कम मांग के समय अतिरिक्त बिजली से पानी को ऊपर पम्प किया जाता है।

• अधिक मांग के समय पानी को नीचे छोड़कर टर्बाइन से बिजली बनाई जाती है।

• इसकी दक्षता लगभग 70–80% होती है।

• यह सौर और पवन ऊर्जा के एकीकरण में मदद करती है।

• यह दीर्घकालिक ऊर्जा भंडारण और ग्रिड स्थिरता प्रदान करती है।

• भारत नवीकरणीय ऊर्जा को बढ़ावा देने के लिए PSH परियोजनाओं पर जोर दे रहा है।