UPSC CSE Prelims
अंतरिक्ष विज्ञान की मूल बातें Previous Year Questions (PYQs)

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:

उत्तर: विकल्प 1 — केवल एक

यह प्रश्न खगोलीय पिंडों और उनकी सही परिभाषाओं के ज्ञान की परीक्षा करता है। दिए गए तीन युग्मों में से केवल तीसरा युग्म (पल्सर) सही सुमेलित है, जबकि पहले दो युग्मों के विवरण उलट दिए गए हैं।

❌ युग्म 1 – गलत: सेफीड्स धूल और गैस के विशाल बादल नहीं हैं; वे वास्तव में स्पंदनशील तारे हैं जो आवधिक रूप से चमकते और मंद होते हैं, जो उन्हें खगोल विज्ञान में महत्वपूर्ण दूरी मापक बनाता है।

❌ युग्म 2 – गलत: नीहारिकाएँ वे तारे नहीं हैं जो आवधिक रूप से चमकते और मंद होते हैं; वे अंतरिक्ष में धूल और गैस के विशाल बादल हैं जहाँ तारे जन्म लेते हैं या मृत तारों के अवशेष होते हैं।

✅ युग्म 3 – सही: पल्सर वास्तव में तेजी से घूमने वाले न्यूट्रॉन तारे हैं जो तब बनते हैं जब विशाल तारों का परमाणु ईंधन समाप्त हो जाता है और वे सुपरनोवा विस्फोटों में संकुचित हो जाते हैं, नियमित विकिरण स्पंद उत्सर्जित करते हैं।

📝 संक्षिप्त नोट्स: खगोलीय पिंड

Detailed Explanation:

उत्तर: विकल्प 3 — केवल 1, 3, 4, 6 और 7

सौर तूफान (सौर ज्वालाएँ और कोरोनल मास इजेक्शन) आवेशित कण और विद्युत चुम्बकीय विकिरण छोड़ते हैं जो पृथ्वी के चुंबकमंडल और आयनमंडल के साथ अंतःक्रिया करते हैं, जिससे विभिन्न तकनीकी और वायुमंडलीय व्यवधान उत्पन्न होते हैं। सही प्रभावों में उपग्रह-आधारित नेविगेशन में व्यवधान, पावर ग्रिड क्षति, बढ़े हुए ध्रुवीय ज्योति प्रदर्शन, उपग्रह कक्षा परिवर्तन और रेडियो संचार में हस्तक्षेप शामिल हैं।

✅ कथन 1 – सही: सौर तूफान आयनमंडल को विक्षुब्ध करते हैं, जिससे GPS सिग्नल में देरी और नेविगेशन सिस्टम की विफलता होती है।
❌ कथन 2 – गलत: सुनामी पानी के नीचे भूकंपीय या ज्वालामुखीय गतिविधि से उत्पन्न होती है, न कि सौर तूफानों से जो विद्युत चुम्बकीय और कण वातावरण को प्रभावित करते हैं।
✅ कथन 3 – सही: सौर तूफानों से भू-चुंबकीय प्रेरित धाराएँ (GICs) ट्रांसफार्मरों को ओवरलोड कर सकती हैं और पावर ग्रिड को क्षतिग्रस्त कर सकती हैं, जिससे ब्लैकआउट होता है।
✅ कथन 4 – सही: बढ़ी हुई सौर पवन चुंबकमंडल में कणों को ऊर्जावान बनाती है, जिससे सामान्य से कम अक्षांशों पर दृश्यमान तीव्र ध्रुवीय ज्योति उत्पन्न होती है।
❌ कथन 5 – गलत: सौर तूफान सीधे व्यापक वन अग्नि का कारण नहीं बनते; वे विद्युत चुम्बकीय प्रणालियों को प्रभावित करते हैं, न कि इतने बड़े पैमाने पर प्रज्वलन स्रोतों को।
✅ कथन 6 – सही: सौर तूफानों के दौरान तापन से बढ़ी हुई वायुमंडलीय घर्षण उपग्रह कक्षाओं को बदल सकती है, विशेष रूप से निम्न पृथ्वी कक्षा में।
✅ कथन 7 – सही: आयनमंडलीय व्यवधान शॉर्टवेव (HF) रेडियो संचार को बाधित करते हैं, विशेष रूप से ध्रुवीय मार्गों को प्रभावित करते हैं जहाँ आयनमंडलीय प्रभाव सबसे मजबूत होते हैं।

📝 संक्षिप्त नोट्स: सौर तूफान और पृथ्वी पर प्रभाव

• सौर तूफान के घटक: सौर ज्वालाएँ (विद्युत चुम्बकीय विकिरण) और कोरोनल मास इजेक्शन (CME - आवेशित कण) जो 1-3 दिनों में पृथ्वी तक पहुँचते हैं।
• चुंबकमंडल अंतःक्रिया: आवेशित कण पृथ्वी के चुंबकमंडल को संकुचित करते हैं, भू-चुंबकीय तूफान उत्पन्न करते हैं।
• आयनमंडलीय व्यवधान: सौर विकिरण आयनमंडल घनत्व को बदलता है, जो रेडियो तरंग संचरण और उपग्रह संचार को प्रभावित करता है।
• भू-चुंबकीय प्रेरित धाराएँ (GICs): चुंबकीय क्षेत्र के उतार-चढ़ाव से विद्युत लाइनों और पाइपलाइनों जैसे लंबे चालकों में धाराएँ उत्पन्न होती हैं।
• ध्रुवीय ज्योति निर्माण: आवेशित कण वायुमंडलीय गैसों (ऑक्सीजन, नाइट्रोजन) से टकराते हैं, जो आमतौर पर 60-70° अक्षांश पर प्रकाश प्रदर्शन उत्पन्न करते हैं, लेकिन बड़े तूफानों के दौरान कम अक्षांशों तक विस्तारित होते हैं।
• अंतरिक्ष मौसम निगरानी: NOAA के स्पेस वेदर प्रेडिक्शन सेंटर जैसे संगठन महत्वपूर्ण बुनियादी ढांचे की सुरक्षा के लिए चेतावनी जारी करने हेतु सौर गतिविधि की निगरानी करते हैं।
• ऐतिहासिक घटनाएँ: कैरिंगटन घटना (1859) ने व्यापक टेलीग्राफ विफलताएँ उत्पन्न कीं; क्यूबेक ब्लैकआउट (1989) ने 60 लाख लोगों को 9 घंटे के लिए प्रभावित किया।

Detailed Explanation:

उत्तर: विकल्प 3 — एक मिसाइल को पृथ्वी के चारों ओर एक स्थिर कक्षा में रखा जाता है और पृथ्वी पर एक लक्ष्य के ऊपर कक्षा से बाहर आती है।

फ्रैक्शनल ऑर्बिटल बॉम्बार्डमेंट सिस्टम (FOBS) एक परमाणु हथियार वितरण प्रणाली है जो पारंपरिक उच्च-चाप बैलिस्टिक पथ के बजाय एक निम्न पृथ्वी कक्षा प्रक्षेपवक्र में एक वारहेड लॉन्च करती है। मुख्य विशेषता यह है कि मिसाइल अपने लक्ष्य पर प्रहार करने के लिए कक्षा से बाहर आने से पहले केवल एक कक्षा का अंश पूरा करती है, जिससे पारंपरिक बैलिस्टिक मिसाइलों के लिए डिज़ाइन की गई पूर्व चेतावनी प्रणालियों द्वारा इसका पता लगाना कठिन हो जाता है। यह कक्षीय दृष्टिकोण हथियार को अप्रत्याशित दिशाओं से आने की अनुमति देता है और चेतावनी समय को महत्वपूर्ण रूप से कम करता है।

❌ विकल्प 1 – गलत: FOBS क्षुद्रग्रह रक्षा के लिए डिज़ाइन नहीं किया गया है बल्कि कक्षीय प्रक्षेपवक्र के माध्यम से पृथ्वी-आधारित लक्ष्यों तक हथियार पहुंचाने के लिए है।
❌ विकल्प 2 – गलत: यह ग्रहीय अवतरण युद्धाभ्यासों का वर्णन करता है, FOBS का नहीं जो विशेष रूप से पृथ्वी की परिक्रमा करने वाली हथियार वितरण प्रणालियों के बारे में है।
✅ विकल्प 3 – सही: FOBS को एक मिसाइल के रूप में सटीक रूप से वर्णित करता है जो कक्षा में रखी जाती है और एक स्थलीय लक्ष्य के ऊपर कक्षा से बाहर आती है।
❌ विकल्प 4 – गलत: यह एक धूमकेतु मिलन मिशन का वर्णन करता है, FOBS हथियार प्रणालियों से असंबंधित है।

📝 संक्षिप्त नोट्स: फ्रैक्शनल ऑर्बिटल बॉम्बार्डमेंट सिस्टम (FOBS)

• अवधारणा: शीत युद्ध युग के दौरान विकसित एक हथियार वितरण प्रणाली, मुख्य रूप से 1960 के दशक में सोवियत संघ द्वारा
• प्रक्षेपवक्र: उच्च बैलिस्टिक चाप के बजाय एक निम्न पृथ्वी कक्षा (LEO) पथ का उपयोग करता है, कक्षा से बाहर आने से पहले केवल एक कक्षा का अंश पूरा करता है
• रणनीतिक लाभ: अप्रत्याशित दिशाओं (दक्षिणी ध्रुव के ऊपर सहित) से लक्ष्यों तक पहुंच सकता है, पारंपरिक बैलिस्टिक मिसाइल प्रक्षेपवक्रों की ओर उन्मुख रडार प्रणालियों को बायपास करता है
• पता लगाने की चुनौती: उच्च-चाप बैलिस्टिक मिसाइलों का पता लगाने के लिए डिज़ाइन की गई पूर्व चेतावनी प्रणालियाँ हमले के अनुक्रम में देर तक निम्न-कक्षा FOBS की पहचान करने में विफल हो सकती हैं
• कम चेतावनी समय: कक्षीय पथ और कम ऊंचाई का अर्थ है अंतरमहाद्वीपीय बैलिस्टिक मिसाइलों (ICBMs) की तुलना में पता लगाने और प्रभाव के बीच कम समय
• आधुनिक संदर्भ: हाल की रिपोर्टों से पता चलता है कि कुछ राष्ट्रों द्वारा FOBS प्रौद्योगिकी में नए सिरे से रुचि है, जो इसे समकालीन रणनीतिक चर्चाओं के लिए प्रासंगिक बनाता है
• संधि स्थिति: बाह्य अंतरिक्ष संधि (1967) कक्षा में सामूहिक विनाश के हथियार रखने पर प्रतिबंध लगाती है, हालांकि FOBS एक धूसर क्षेत्र में है क्योंकि यह पूर्ण कक्षा पूरी नहीं करता है

Detailed Explanation:

उत्तर: विकल्प 2 — 'गुरुत्वाकर्षण तरंगों' का पता लगाया गया।

ब्लैकहोल के विलय से शक्तिशाली गुरुत्वाकर्षण तरंगें उत्पन्न होने की उम्मीद है, जो त्वरित होते विशाल पिंडों के कारण स्पेसटाइम में उत्पन्न तरंगें हैं। LIGO (लेजर इंटरफेरोमीटर ग्रेविटेशनल-वेव ऑब्जर्वेटरी) जैसे उपकरणों से इन तरंगों का पता लगाने से वैज्ञानिक इन ब्रह्मांडीय घटनाओं का अध्ययन कर सकते हैं, भले ही वे बहुत दूर हों या पारंपरिक दूरबीनों से सीधे देखने में बाधा हो। इस अवलोकन ने खगोलीय अवलोकनों के लिए एक क्रांतिकारी नई खिड़की खोली और आइंस्टीन के सामान्य सापेक्षता सिद्धांत की एक प्रमुख भविष्यवाणी की पुष्टि की।

❌ विकल्प 1 – गलत: हिग्स बोसॉन कणों का पता लार्ज हैड्रॉन कोलाइडर (LHC) जैसे कण त्वरक में लगाया जाता है, न कि ब्लैकहोल विलय के खगोलीय अवलोकन से।

❌ विकल्प 3 – गलत: हालांकि वर्महोल भौतिकी में सैद्धांतिक अवधारणाएं हैं, ब्लैकहोल विलय के किसी भी अवलोकन ने वर्महोल के माध्यम से अंतरगैलेक्टिक अंतरिक्ष यात्रा की संभावना की पुष्टि नहीं की है।

❌ विकल्प 4 – गलत: हालांकि ब्लैकहोल विलय चरम गुरुत्वाकर्षण में अंतर्दृष्टि प्रदान करते हैं, एकलता (ब्लैकहोल के केंद्र में अनंत घनत्व का बिंदु) को समझना वर्तमान अवलोकन क्षमताओं से परे है।

📝 संक्षिप्त नोट्स: गुरुत्वाकर्षण तरंगें

• परिभाषा: गुरुत्वाकर्षण तरंगें स्पेसटाइम के ताने-बाने में तरंगें हैं जो विशाल त्वरित पिंडों से जुड़ी हिंसक ब्रह्मांडीय घटनाओं के कारण उत्पन्न होती हैं।
• भविष्यवाणी: अल्बर्ट आइंस्टीन द्वारा 1916 में उनके सामान्य सापेक्षता सिद्धांत के भाग के रूप में पहली बार भविष्यवाणी की गई।
• पहली खोज: 2015 में LIGO (लेजर इंटरफेरोमीटर ग्रेविटेशनल-वेव ऑब्जर्वेटरी) द्वारा पहली बार सीधे खोजी गई।
• स्रोत: विलय होते ब्लैकहोल, टकराते न्यूट्रॉन तारे, सुपरनोवा, और असममिति वाले घूर्णन करते न्यूट्रॉन तारे।
• गति: स्पेसटाइम के माध्यम से प्रकाश की गति से यात्रा करती हैं।
• महत्व: गुरुत्वाकर्षण तरंग खगोल विज्ञान का एक नया क्षेत्र खोलता है, जो विद्युत चुंबकीय दूरबीनों के लिए अदृश्य घटनाओं के अवलोकन की अनुमति देता है।
• नोबेल पुरस्कार: LIGO डिटेक्टर और गुरुत्वाकर्षण तरंगों के अवलोकन के लिए 2017 में भौतिकी का नोबेल पुरस्कार रेनर वाइस, बैरी बारिश और किप थॉर्न को दिया गया।

Detailed Explanation:

✅ कथन 1 – सही: IceCube विश्व का सबसे बड़ा न्यूट्रिनो संसूचक है, जो दक्षिणी ध्रुव पर एक घन किलोमीटर बर्फ में फैला हुआ है।

✅ कथन 2 – सही: यह डार्क मैटर की खोज के लिए एक शक्तिशाली दूरदर्शी के रूप में कार्य करता है और ब्लैक होल और न्यूट्रॉन तारों से संबंधित उच्च-ऊर्जा ब्रह्मांडीय घटनाओं की जांच करता है।

✅ कथन 3 – सही: यह संसूचक बर्फ में गहराई में दबा हुआ है, जो सतह से 1,450 से 2,450 मीटर नीचे तक फैला है ताकि इसे वायुमंडलीय हस्तक्षेप से बचाया जा सके और सटीकता बढ़ाई जा सके।

Detailed Explanation:

गोल्डीलॉक्स ज़ोन (जिसे वासयोग्य क्षेत्र भी कहा जाता है) एक तारे के चारों ओर का वह क्षेत्र है जहाँ किसी ग्रह की सतह पर तरल जल मौजूद रहने की स्थितियाँ उपयुक्त होती हैं।

खगोलविद इस अवधारणा का उपयोग पृथ्वी जैसे बाह्य ग्रहों की खोज के लिए करते हैं जो संभावित रूप से जीवन को आश्रय दे सकते हैं, इसलिए विकल्प 3 सही है।

Detailed Explanation:

✅ कथन 1 – सही: कॉस्मिक माइक्रोवेव पृष्ठभूमि (CMB) विकिरण बिग बैंग से अवशेष विकिरण है, जिसे पेन्ज़ियास और विल्सन ने खोजा था, जो विस्तारित ब्रह्मांड मॉडल के लिए मजबूत साक्ष्य प्रदान करता है।

✅ कथन 2 – सही: लाल विस्थापन घटना दर्शाती है कि दूर की आकाशगंगाओं से प्रकाश खिंच जाता है क्योंकि वे दूर जा रहे हैं, जो हबल के नियम के अनुसार सार्वभौमिक विस्तार को प्रदर्शित करता है।

❌ कथन 3 – गलत: क्षुद्रग्रह गति सौर प्रणालियों के भीतर स्थानीय गुरुत्वाकर्षण बलों द्वारा नियंत्रित होती है और बड़े पैमाने पर ब्रह्मांडीय विस्तार से इसका कोई संबंध नहीं है।

✅ कथन 4 – सही: टाइप Ia सुपरनोवा ब्रह्मांडीय दूरियों को मापने के लिए मानक मोमबत्तियों के रूप में काम करते हैं, ब्रह्मांड के त्वरित विस्तार के लिए साक्ष्य प्रदान करते हैं और डार्क एनर्जी की खोज की ओर ले जाते हैं।