UPSC Prelims 2025
विज्ञान एवं प्रौद्योगिकी Previous Year Questions (PYQs)

Detailed Explanation:

अधिकांश लिथियम-आयन EV बैटरियों में कैथोड मुख्य रूप से लिथियम, कोबाल्ट और निकेल से बना होता है।

• I. कोबाल्ट ✅ सही – NMC और LCO बैटरियों में उपयोग होता है।

• II. ग्रेफाइट ❌ गलत – ग्रेफाइट सामान्यतः एनोड में उपयोग होता है।

• III. लिथियम ✅ सही – सभी लिथियम-आयन बैटरियों के कैथोड का प्रमुख घटक।

• IV. निकेल ✅ सही – NMC और NCA बैटरियों में उपयोग होता है।

• अतः केवल तीन तत्व (कोबाल्ट, लिथियम और निकेल) कैथोड का हिस्सा होते हैं। इसलिए सही उत्तर विकल्प (C) है।

तत्व-वार विश्लेषण

EV बैटरी के भाग

सामान्य कैथोड रसायन

• LCO – Lithium Cobalt Oxide

• NMC – Nickel Manganese Cobalt

• NCA – Nickel Cobalt Aluminum

• LFP – Lithium Iron Phosphate

महत्वपूर्ण तथ्य

• कैथोड बैटरी की क्षमता और लागत को काफी हद तक निर्धारित करता है।

• ग्रेफाइट आज भी सबसे अधिक उपयोग किया जाने वाला एनोड पदार्थ है।

• EV उद्योग के कारण लिथियम, निकेल और कोबाल्ट की मांग तेजी से बढ़ रही है।

Detailed Explanation:

CL-20, HMX और LLM-105 उन्नत उच्च-ऊर्जा विस्फोटक (High-Energy Explosives) हैं जिनका उपयोग सैन्य हथियारों में किया जाता है।

• CL-20 दुनिया के सबसे शक्तिशाली पारंपरिक विस्फोटकों में से एक है।

• HMX का उपयोग मिसाइलों, वारहेड और अन्य सैन्य गोला-बारूद में किया जाता है।

• LLM-105 उच्च प्रदर्शन और बेहतर तापीय स्थिरता वाला आधुनिक विस्फोटक है।

• अतः तीनों सैन्य हथियारों में उपयोग होने वाले विस्फोटक हैं, इसलिए सही उत्तर विकल्प (B) है।

अन्य विकल्प गलत क्यों हैं?

Detailed Explanation:

कोयला गैसीकरण (Coal Gasification) में कोयले को

• I. एथेनॉल ✅ सही – सिंगैस से एथेनॉल बनाया जा सकता है।

• II. नाइट्रोग्लिसरीन ❌ गलत – यह ग्लिसरॉल के नाइट्रेशन से बनता है, कोयला गैसीकरण से नहीं।

• III. यूरिया ✅ सही – सिंगैस से प्राप्त हाइड्रोजन से अमोनिया बनता है, जिससे आगे यूरिया तैयार किया जाता है।

• अतः केवल एथेनॉल और यूरिया का उत्पादन कोयला गैसीकरण तकनीक से किया जा सकता है। इसलिए सही उत्तर विकल्प (B) है।

पदार्थ-वार विश्लेषण

कोयला गैसीकरण

क्या है Coal Gasification?

यह प्रक्रिया कोयले को सिंगैस में बदलती है, जिसमें मुख्यतः होते हैं:

• कार्बन मोनोऑक्साइड (CO)

• हाइड्रोजन (H₂)

• कार्बन डाइऑक्साइड (CO₂)

सिंगैस से बनने वाले प्रमुख उत्पाद

• अमोनिया

• यूरिया

• मेथेनॉल

• एथेनॉल

• सिंथेटिक प्राकृतिक गैस (SNG)

• हाइड्रोजन

महत्वपूर्ण तथ्य

• यह तकनीक आयातित तेल और गैस पर निर्भरता कम करने में मदद करती है।

• उर्वरक और रासायनिक उद्योग में इसका व्यापक उपयोग है।

• भारत घरेलू कोयले के बेहतर उपयोग के लिए कोयला गैसीकरण को बढ़ावा दे रहा है।

Detailed Explanation:

मोनोक्लोनल एंटीबॉडी (mAbs) प्रयोगशाला में बनाए गए विशेष प्रोटीन होते हैं जो किसी एक विशेष एंटीजन को पहचानकर उससे जुड़ते हैं।

• कथन I सही है: ये मानव-निर्मित (Lab-made) प्रोटीन होते हैं।

• कथन II सही है: ये विशिष्ट एंटीजन से जुड़कर प्रतिरक्षा तंत्र को रोगजनकों से लड़ने में मदद करते हैं।

• कथन III सही है: इनका उपयोग निपाह वायरस जैसी वायरल बीमारियों के उपचार में भी किया जाता है।

• अतः तीनों कथन सही हैं, इसलिए सही उत्तर विकल्प (D) है।

कथन-वार विश्लेषण

मोनोक्लोनल एंटीबॉडी

क्या हैं Monoclonal Antibodies?

ये प्रयोगशाला में तैयार की गई एक जैसी (Identical) एंटीबॉडी होती हैं जो किसी एक विशेष एंटीजन को लक्ष्य बनाती हैं।

कैसे काम करती हैं?

• एंटीजन से जुड़ती हैं।

• वायरस या अन्य रोगजनकों को निष्क्रिय करती हैं।

• प्रतिरक्षा तंत्र को संक्रमित कोशिकाओं को नष्ट करने में मदद करती हैं।

मुख्य उपयोग

• कैंसर उपचार

• ऑटोइम्यून रोग

• वायरल संक्रमण (COVID-19, Ebola, Nipah)

• डायग्नोस्टिक परीक्षण

महत्वपूर्ण तथ्य

• एक ही प्रकार की प्रतिरक्षा कोशिका के क्लोन से बनाई जाती हैं।

• अत्यधिक विशिष्ट (Highly Specific) होती हैं।

• आधुनिक जैव-प्रौद्योगिकी और चिकित्सा में व्यापक उपयोग।

Detailed Explanation:

Alternative Powertrain Vehicles वे वाहन हैं जो पारंपरिक पेट्रोल या डीज़ल इंजन पर निर्भर नहीं होते।

• कथन I सही है: Battery Electric Vehicles (BEVs) पूरी तरह बैटरी और इलेक्ट्रिक मोटर से चलते हैं।

• कथन II सही है: Hydrogen Fuel Cell Vehicles (FCEVs) हाइड्रोजन से बिजली बनाकर चलते हैं।

• कथन III सही है: Fuel Cell Electric Hybrid Vehicles (FCEHVs) में फ्यूल सेल, बैटरी और इलेक्ट्रिक मोटर का संयोजन होता है।

• अतः तीनों वाहन Alternative Powertrain Vehicles माने जाते हैं। इसलिए सही उत्तर विकल्प (C) है।

वाहन-वार विश्लेषण

Alternative Powertrain Vehicles

क्या हैं Alternative Powertrains?

ये ऐसे वाहन प्रणोदन तंत्र हैं जो पेट्रोल-डीज़ल इंजन के विकल्प के रूप में काम करते हैं।

मुख्य प्रकार

महत्वपूर्ण तथ्य

• BEVs से कोई टेलपाइप उत्सर्जन नहीं होता।

• FCEVs का मुख्य उत्सर्जन जलवाष्प (Water Vapour) होता है।

• हाइड्रोजन वाहन लंबी दूरी और भारी परिवहन के लिए महत्वपूर्ण माने जाते हैं।

• ये वाहन जीवाश्म ईंधनों पर निर्भरता कम करने में मदद करते हैं।

Detailed Explanation:

UAV (ड्रोन) की क्षमताएँ उसके डिज़ाइन पर निर्भर करती हैं। इसलिए तीनों कथनों में

• कथन I गलत है: सभी UAV वर्टिकल लैंडिंग नहीं कर सकते। Fixed-wing UAV को रनवे या अन्य रिकवरी सिस्टम की आवश्यकता होती है।

• कथन II गलत है: सभी UAV हॉवर (एक स्थान पर स्थिर रहना) नहीं कर सकते। Fixed-wing UAV हॉवर नहीं कर सकते।

• कथन III गलत है: सभी UAV केवल बैटरी से नहीं चलते। कई UAV ईंधन, हाइब्रिड या सौर ऊर्जा का उपयोग करते हैं।

• अतः कोई भी कथन सही नहीं है, इसलिए सही उत्तर विकल्प (D) है।

कथन-वार विश्लेषण

UAV के प्रकार

महत्वपूर्ण तथ्य

• Fixed-wing UAV लंबी दूरी की निगरानी और मैपिंग के लिए उपयोगी हैं।

• Multirotor UAV फोटोग्राफी और सर्विलांस में अधिक उपयोग होते हैं।

• Hybrid UAV दोनों प्रणालियों के लाभ प्रदान करते हैं।

• आधुनिक UAV बैटरी, ईंधन, हाइड्रोजन फ्यूल सेल या सौर ऊर्जा से संचालित हो सकते हैं।

Detailed Explanation:

Majorana 1 एक क्वांटम कंप्यूटिंग चिप है जिसे Microsoft ने विकसित किया है। इसका उद्देश्य अधिक स्थिर और उन्नत क्वांटम कंप्यूटर विकसित करना है।

• कथन I सही है: Majorana 1 चिप क्वांटम कंप्यूटिंग को आगे बढ़ाने में सहायक मानी जा रही है।

• कथन II गलत है: इसे AWS ने नहीं, बल्कि Microsoft ने विकसित किया है।

• कथन III सही है: Deep Learning, Machine Learning का एक उपसमूह (Subset) है।

• अतः केवल कथन I और III सही हैं, इसलिए सही उत्तर विकल्प (C) है।

 कथन-वार विश्लेषण

Majorana 1 Chip

क्या है Majorana 1?

यह Microsoft द्वारा विकसित एक Quantum Computing Chip है जो Topological Qubits पर आधारित है।

महत्व क्यों है?

• क्वांटम त्रुटियों को कम करने का प्रयास।

• अधिक स्थिर और बड़े क्वांटम कंप्यूटर बनाने में मदद।

• जटिल वैज्ञानिक समस्याओं को हल करने की क्षमता।

संभावित उपयोग

• दवा खोज (Drug Discovery)

• नई सामग्री का विकास

• जलवायु मॉडलिंग

• क्रिप्टोग्राफी

• कृत्रिम बुद्धिमत्ता (AI)

Machine Learning और Deep Learning

Detailed Explanation:

तीनों कथन गलत हैं क्योंकि वायरस समुद्रों में पाए जाते हैं, बैक्टीरिया को संक्रमित कर सकते हैं और मेज़बान कोशिका की गतिविधियों को भी बदल सकते हैं।

• कथन I गलत है: समुद्री जल में बड़ी संख्या में वायरस पाए जाते हैं।

• कथन II गलत है: बैक्टीरियोफेज (Bacteriophages) ऐसे वायरस हैं जो बैक्टीरिया को संक्रमित करते हैं।

• कथन III गलत है: वायरस मेज़बान कोशिका की ट्रांसक्रिप्शनल गतिविधि को बदलकर अपनी प्रतिकृति बनाते हैं।

• अतः कोई भी कथन सही नहीं है, इसलिए सही उत्तर विकल्प (D) है।

कथन-वार विश्लेषण

वायरस

वायरस क्या हैं?

वायरस सूक्ष्म संक्रामक कण हैं जो केवल जीवित कोशिकाओं के भीतर ही अपनी संख्या बढ़ा सकते हैं।

महत्वपूर्ण तथ्य

• मिट्टी, वायु, जल और समुद्रों में पाए जाते हैं।

• स्वयं प्रजनन नहीं कर सकते।

• मेज़बान कोशिका की मशीनरी का उपयोग करते हैं।

• पौधों, जानवरों, कवकों और बैक्टीरिया को संक्रमित कर सकते हैं।

बैक्टीरियोफेज

• बैक्टीरिया को संक्रमित करने वाले वायरस।

• पृथ्वी पर सबसे अधिक पाए जाने वाले जैविक घटकों में से एक।

• चिकित्सा और जैव-प्रौद्योगिकी में महत्वपूर्ण।

वायरस मेज़बान कोशिका को कैसे प्रभावित करते हैं?

• जीन अभिव्यक्ति बदलते हैं।

• कोशिका की मशीनरी को नियंत्रित करते हैं।

• प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया को प्रभावित कर सकते हैं।

• ट्रांसक्रिप्शन और प्रोटीन निर्माण को संशोधित करते हैं।

Detailed Explanation:

तीनों युग्मों में से Dornier-228 और C-17 Globemaster III सही हैं, जबकि IL-76 का वर्णन गलत दिया गया है।

• युग्म I सही है: Dornier-228 का उपयोग समुद्री गश्त (Maritime Patrol) और निगरानी के लिए किया जाता है।

• युग्म II गलत है: IL-76 एक भारी सैन्य परिवहन विमान है, न कि सुपरसोनिक लड़ाकू विमान।

• युग्म III सही है: C-17 Globemaster III एक सैन्य परिवहन विमान है जिसका उपयोग सैनिकों और भारी सामान के परिवहन में होता है।

• अतः केवल दो युग्म सही हैं, इसलिए सही उत्तर विकल्प (B) है।

युग्म-वार विश्लेषण

भारत के प्रमुख परिवहन विमान

Dornier-228

• दो इंजन वाला बहुउद्देश्यीय विमान।

• समुद्री गश्त, निगरानी और खोज-बचाव कार्यों में उपयोग।

• भारतीय नौसेना और तटरक्षक बल द्वारा संचालित।

IL-76

• रूसी मूल का भारी परिवहन विमान।

• सैनिकों और भारी सामान के परिवहन में उपयोग।

• AWACS प्लेटफॉर्म के रूप में भी प्रयुक्त।

C-17 Globemaster III

• Boeing द्वारा निर्मित रणनीतिक परिवहन विमान।

• टैंक, हेलीकॉप्टर, सैनिक और भारी उपकरण ले जाने में सक्षम।

• भारत की लंबी दूरी की एयरलिफ्ट क्षमता का महत्वपूर्ण हिस्सा।

Detailed Explanation:

यूरोपियम, टर्बियम और यिट्रियम जैसे कुछ दुर्लभ मृदा तत्व (Rare Earth Elements) आधुनिक डिस्प्ले तकनीक में उपयोग किए जाते हैं।

• कथन I सही है: कुछ REEs का उपयोग फ्लैट टीवी स्क्रीन और कंप्यूटर मॉनिटर बनाने में किया जाता है।

• कथन II सही है: कुछ REEs में फॉस्फोरेसेंस (Phosphorescence) का गुण होता है।

• कथन II, कथन I की व्याख्या करता है क्योंकि यही गुण स्क्रीन में चमकीले और स्पष्ट रंग उत्पन्न करने में मदद करता है।

• अतः सही उत्तर विकल्प (A) है।

कथन-वार विश्लेषण

Rare Earth Elements (REEs)

क्या हैं Rare Earth Elements?

REEs कुल 17 धात्विक तत्वों का समूह हैं:

• 15 लैंथेनाइड

• स्कैंडियम

• यिट्रियम

मुख्य उपयोग

• फ्लैट टीवी और मॉनिटर

• स्मार्टफोन

• इलेक्ट्रिक वाहन (EV)

• पवन टर्बाइन

• रक्षा उपकरण

• मेडिकल इमेजिंग

फॉस्फोरेसेंस क्या है?

यह किसी पदार्थ की वह क्षमता है जिसमें वह:

• ऊर्जा को अवशोषित करता है,

• कुछ समय तक संग्रहीत करता है,

• फिर धीरे-धीरे प्रकाश उत्सर्जित करता है।

डिस्प्ले में उपयोग होने वाले प्रमुख REEs

Detailed Explanation:

GAGAN (GPS-Aided Geo Augmented Navigation) भारत की Satellite-Based Augmentation System (SBAS) है, जिसे ISRO और AAI ने मिलकर विकसित किया है।

• कथन I सही है: GAGAN GPS की सटीकता (Accuracy) और विश्वसनीयता (Integrity) बढ़ाता है।

• कथन II सही है: यह अधिक सुरक्षित और बेहतर हवाई यातायात प्रबंधन (Air Traffic Management) में मदद करता है।

• कथन III गलत है: GAGAN का उपयोग केवल विमानन क्षेत्र तक सीमित नहीं है; इसका उपयोग रेल, सड़क, समुद्री परिवहन, कृषि और आपदा प्रबंधन में भी होता है।

• अतः सही उत्तर विकल्प (D) है।

कथन-वार विश्लेषण

Detailed Explanation:

प्रश्न में गलत कथनों की पहचान करनी है।

• कथन I गलत है: राष्ट्रीय रेल योजना (NRP) का लक्ष्य वर्ष 2030 है, 2028 नहीं।

• कथन II गलत है: कवच (Kavach) एक स्वदेशी Automatic Train Protection System है, जिसे भारत में विकसित किया गया है। इसका विकास जर्मनी के साथ नहीं हुआ।

• कथन III सही है: कवच प्रणाली में RFID टैग ट्रैक और स्टेशन सेक्शन में लगाए जाते हैं, जिससे ट्रेन की स्थिति का पता चलता रहता है।

• अतः कथन I और II गलत हैं, इसलिए सही उत्तर विकल्प (A) है।

कथन-वार विश्लेषण

Kavach प्रणाली

Kavach क्या है?

• भारतीय रेलवे की स्वदेशी Automatic Train Protection (ATP) प्रणाली।

• Make in India पहल के तहत विकसित।

• ट्रेन दुर्घटनाओं को रोकने और सुरक्षा बढ़ाने के लिए बनाई गई।

मुख्य विशेषताएँ

• चालक की गलती होने पर स्वतः ब्रेक लगाना।

• Signal Passed At Danger (SPAD) को रोकना।

• ट्रेन की रियल-टाइम निगरानी।

• RFID टैग और रेडियो संचार का उपयोग।

राष्ट्रीय रेल योजना (NRP)

• भारतीय रेलवे की दीर्घकालिक योजना।

• 2030 तक भविष्य के लिए तैयार रेलवे नेटवर्क बनाना इसका लक्ष्य है।

• क्षमता वृद्धि और आधुनिकीकरण पर जोर।

Detailed Explanation:

दिए गए मिशनों में Axiom-4 और Gaganyaan सीधे तौर पर माइक्रोग्रैविटी (सूक्ष्म गुरुत्वाकर्षण) अनुसंधान को बढ़ावा देते हैं, जबकि SpaDeX मुख्य रूप से एक तकनीकी प्रदर्शन मिशन है।

• कथन I सही है: Axiom-4 मिशन ISS पर वैज्ञानिक और माइक्रोग्रैविटी प्रयोग करता है।

• कथन II गलत है: SpaDeX का मुख्य उद्देश्य अंतरिक्ष में डॉकिंग तकनीक का परीक्षण करना है।

• कथन III सही है: Gaganyaan मिशन में भारतीय अंतरिक्ष यात्रियों द्वारा किए जाने वाले कई माइक्रोग्रैविटी प्रयोग शामिल हैं।

• अतः केवल दो मिशन माइक्रोग्रैविटी अनुसंधान को समर्थन देते हैं, इसलिए सही उत्तर विकल्प (B) है।

मिशन-वार विश्लेषण

Micro-gravity Research

माइक्रोग्रैविटी क्या है?

अंतरिक्ष में ऐसी स्थिति जहाँ गुरुत्वाकर्षण का प्रभाव बहुत कम महसूस होता है और वस्तुएँ भारहीन दिखाई देती हैं।

महत्व

इससे वैज्ञानिक अध्ययन करते हैं:

• मानव स्वास्थ्य

• पदार्थ विज्ञान (Material Science)

• जैव प्रौद्योगिकी

• द्रव गतिकी (Fluid Dynamics)

• पौधों की वृद्धि

Detailed Explanation:

सही उत्तर: ✅ विकल्प 3 (I, II और III)

Direct Air Capture (DAC) एक उभरती हुई तकनीक है जो वायुमंडल से सीधे कार्बन डाइऑक्साइड (CO₂) को हटाती है। इस CO₂ को या तो स्थायी रूप से संग्रहीत किया जा सकता है या विभिन्न औद्योगिक कार्यों में उपयोग किया जा सकता है। इसलिए यह जलवायु परिवर्तन से निपटने की एक महत्वपूर्ण तकनीक मानी जाती है।

✅ कथन I सही है: DAC द्वारा वायुमंडल से CO₂ को पकड़कर भूमिगत संग्रहित किया जा सकता है, जिससे कार्बन पृथक्करण (Carbon Sequestration) संभव होता है।

✅ कथन II सही है: प्राप्त CO₂ का उपयोग प्लास्टिक, रसायन, पेय पदार्थ और खाद्य प्रसंस्करण उद्योगों में किया जा सकता है।

✅ कथन III सही है: विमानन क्षेत्र में DAC से प्राप्त CO₂ को ग्रीन हाइड्रोजन के साथ मिलाकर कम-कार्बन सिंथेटिक ईंधन (E-fuels) बनाया जा सकता है।

संक्षिप्त नोट्स: Direct Air Capture (DAC)

• DAC वायुमंडल से सीधे CO₂ को हटाता है।

• इसे Negative Emission Technology (NET) माना जाता है।

• पकड़ी गई CO₂ को भूमिगत संग्रहित या औद्योगिक उपयोग में लाया जा सकता है।

• यह कार्बन पृथक्करण और जलवायु परिवर्तन नियंत्रण में सहायक है।

• DAC से प्राप्त CO₂ का उपयोग प्लास्टिक, रसायन और सिंथेटिक ईंधन बनाने में किया जा सकता है।

• सिंथेटिक विमानन ईंधन CO₂ और ग्रीन हाइड्रोजन से बनाया जाता है।

• इसकी प्रमुख चुनौतियाँ उच्च ऊर्जा आवश्यकता और अधिक लागत हैं।