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उपग्रह प्रक्षेपण यान | विज्ञान और प्रौद्योगिकी (Science & Technology) for UPSC CSE PDF Download

परिचय

  • उपग्रह प्रक्षेपण यान अंतरिक्ष मिशनों के लिए और उपग्रहों को कक्षा में भेजने के लिए आवश्यक हैं।
  • ये यान, जिन्हें सामान्यतः रॉकेट कहा जाता है, उपग्रहों और अन्य पेलोड को अंतरिक्ष में ले जाने के लिए जिम्मेदार हैं।
  • भारतीय अंतरिक्ष अनुसंधान संगठन (ISRO) ने इस क्षेत्र में महत्वपूर्ण प्रगति की है, जिससे भारत की अंतरिक्ष अन्वेषण की क्षमता में काफी वृद्धि हुई है।
  • ISRO के उपग्रह प्रक्षेपण यान विभिन्न कक्षाओं में उपग्रहों को स्थापित करने में महत्वपूर्ण रहे हैं, जो विभिन्न उद्देश्यों के लिए उपयोगी हैं जैसे कि संचार, पृथ्वी अवलोकन, और वैज्ञानिक अनुसंधान

लॉन्च वाहन क्या हैं?

  • एक लॉन्च वाहन एक रॉकेट-शक्ति से संचालित मशीन है जिसे किसी अंतरिक्ष यान को पृथ्वी के वायुमंडल के बाहर, या तो हमारे ग्रह के चारों ओर कक्षा में या बाहरी अंतरिक्ष के अन्य गंतव्यों पर ले जाने के लिए डिज़ाइन किया गया है।
  • उपग्रह अंतरिक्ष मिशनों में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं, लेकिन वे स्वयं अंतरिक्ष तक नहीं पहुँच सकते। वे अपने यात्रा के लिए लॉन्च वाहनों और शक्तिशाली रॉकेट्स पर निर्भर करते हैं।
  • ये लॉन्च वाहन मजबूत प्रोपल्शन सिस्टम से लैस होते हैं जो पृथ्वी की गुरुत्वाकर्षण को पार करने और भारी पेलोड, जैसे उपग्रहों, को अंतरिक्ष में ले जाने के लिए आवश्यक विशाल ऊर्जा उत्पन्न करते हैं।
  • भारतीय अंतरिक्ष अनुसंधान संगठन (ISRO) ने 1980 में उपग्रह लॉन्च वाहनों में अपनी यात्रा की शुरुआत उपग्रह लॉन्च वाहन (SLV) के साथ की, जो भारत का पहला प्रयोगात्मक प्रयास था उपग्रहों को अंतरिक्ष में लॉन्च करने का। इसके बाद एक अधिक उन्नत आग्मेंटेड उपग्रह लॉन्च वाहन (ASLV) का विकास किया गया।
  • 1994 में, ISRO ने सफलतापूर्वक अपना पहला ध्रुवीय उपग्रह लॉन्च वाहन (PSLV) लॉन्च किया, जो लॉन्च वाहन प्रौद्योगिकी में एक महत्वपूर्ण प्रगति को चिह्नित करता है। PSLV ISRO के लिए एक विश्वसनीय कार्य घोड़ा बना हुआ है, जिसमें हाल के मिशनों में 2 सितंबर, 2023 को आदित्य-L1 मिशन का लॉन्च शामिल है।
  • 2001 में, ISRO ने जियोसिंक्रोनस उपग्रह लॉन्च वाहन (GSLV) का विकास करके प्रगति की, जो भारी उपग्रहों को जियोसिंक्रोनस और जियोस्टेशनरी कक्षाओं में ले जाने में सक्षम है।

उपग्रह प्रक्षेपण यान | विज्ञान और प्रौद्योगिकी (Science & Technology) for UPSC CSE

लॉन्च वाहनों का कार्यप्रणाली

  • रॉकेट प्रोपल्शन सिस्टम: लॉन्च वाहन रॉकेट प्रोपल्शन पर निर्भर करते हैं, जो न्यूटन के गति के तीसरे नियम पर आधारित है - हर क्रिया के लिए एक समान और विपरीत प्रतिक्रिया होती है। प्रोपल्शन सिस्टम वह बल उत्पन्न करता है जो रॉकेट को जमीन से उठाने के लिए आवश्यक होता है।
  • बहु-चरण: लॉन्च वाहन कई चरणों में बनाए जाते हैं जो रॉकेट के चढ़ने के साथ अलग होते हैं और गिर जाते हैं। प्रत्येक चरण के अपने इंजन और प्रोपेलेंट होते हैं और जब इसकी आवश्यकता समाप्त हो जाती है, तो इसे फेंक दिया जाता है, जिससे रॉकेट हल्का और अधिक कुशल हो जाता है। ISRO अगली पीढ़ी के लॉन्च वाहन (NGLV) पर भी काम कर रहा है, जिसे 30 टन के अधिकतम पेलोड क्षमता के साथ निम्न पृथ्वी कक्षा के लिए डिज़ाइन किया गया है और यह लागत दक्षता के लिए पुन: प्रयोज्य चरणों को शामिल करने का लक्ष्य रखता है।

उपग्रह प्रक्षेपण यान | विज्ञान और प्रौद्योगिकी (Science & Technology) for UPSC CSE

  • ईंधन और प्रोपेलेंट: प्रोपेलेंट, जो ईंधन और ऑक्सीडाइज़र का संयोजन है, थ्रस्ट उत्पन्न करने के लिए महत्वपूर्ण है। सामान्य प्रोपेलेंट में तरल हाइड्रोजन और तरल ऑक्सीजन (LH2/LOX) शामिल हैं।
  • गाइडेंस सिस्टम: लॉन्च वाहनों को सटीक गाइडेंस और नियंत्रण प्रणाली से लैस किया गया है ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि वे अंतरिक्ष में सही पथ का पालन करें।
  • पेलोड फेयरिंग: पेलोड, जैसे उपग्रह, को उड़ान के प्रारंभिक चरणों के दौरान एक कवच द्वारा संरक्षित किया जाता है जिसे पेलोड फेयरिंग कहा जाता है। यह फेयरिंग पेलोड को वायुगतिकीय बलों और गर्मी से बचाती है। जब रॉकेट अंतरिक्ष में पहुंच जाता है, तो फेयरिंग को गिरा दिया जाता है, जिससे पेलोड को इसके निर्धारित कक्षा में डालने के लिए उजागर किया जाता है।

ISRO के सेवानिवृत्त उपग्रह प्रक्षेपण वाहन

उपग्रह प्रक्षेपण वाहन (SLV):

  • SLV भारत का पहला प्रयोगात्मक उपग्रह प्रक्षेपण वाहन था, जिसे छोटे पेलोड को निम्न पृथ्वी कक्षा (LEO) में स्थापित करने के लिए डिज़ाइन किया गया था।
  • यह एक चार-चरणीय वाहन था, जो सभी ठोस ईंधन द्वारा संचालित था, और 40 किलोग्राम तक के पेलोड को LEO में प्रक्षिप्त करने में सक्षम था।
  • SLV का पहला सफल प्रक्षिपण 18 जुलाई 1980 को श्रीहरिकोटा से हुआ, जहाँ इसने रोहिणी उपग्रह (RS-1) को कक्षा में सफलतापूर्वक स्थापित किया।
  • इस उपलब्धि ने भारत को अपने स्वयं के उपग्रह प्रक्षेपण वाहन का विकास और संचालन करने वाला दुनिया का छठा देश बना दिया।

वृद्धिशील उपग्रह प्रक्षेपण वाहन (ASLV):

  • SLV के बाद, ASLV को पेश किया गया और 1990 के दशक तक संचालित किया गया, जो PSLV जैसे अधिक उन्नत वाहनों के लिए मार्ग प्रशस्त करता है।
  • ASLV एक पांच-चरणीय वाहन था, जो भी ठोस ईंधन का उपयोग करता था, और इसे 150 किलोग्राम तक के उपग्रहों को 400 किमी की ऊँचाई पर गोलाकार कक्षाओं में प्रक्षिप्त करने के लिए डिज़ाइन किया गया था।

ISRO के सक्रिय उपग्रह प्रक्षेपण वाहन

  • ध्रुवीय उपग्रह प्रक्षेपण वाहन (PSLV)
  • भू-समान उपग्रह प्रक्षेपण वाहन (GSLV)
  • भू-समान उपग्रह प्रक्षेपण वाहन Mk III (LVM3)

साउंडिंग रॉकेट:

  • साउंडिंग रॉकेट का उपयोग ऊपरी वायुमंडल की खोज और अंतरिक्ष अनुसंधान करने के लिए किया जाता है। ISRO ने 1965 में इन रॉकेटों का प्रक्षेपण शुरू किया, जिसमें पहला रॉकेट 1963 में लॉन्च किया गया था, जो भारतीय अंतरिक्ष कार्यक्रम की शुरुआत को दर्शाता है।
  • रोहिणी साउंडिंग रॉकेट कार्यक्रम, जिसकी स्थापना 1975 में हुई, ने सभी साउंडिंग रॉकेट गतिविधियों को समेकित किया। वर्तमान में, विभिन्न पेलोड क्षमता और अपोजी वाले तीन कार्यात्मक संस्करण हैं।

ध्रुवीय उपग्रह प्रक्षेपण वाहन (PSLV):

सारांश: भारत का तीसरी पीढ़ी का प्रक्षेपण वाहन, जिसे पहली बार अक्टूबर 1994 में सफलतापूर्वक लॉन्च किया गया।

विशेषताएँ: यह पहला भारतीय प्रक्षेपण वाहन है जिसमें तरल चरण हैं, जो विभिन्न कक्षाओं में एक से अधिक उपग्रहों को प्रक्षिप्त करने में सक्षम है।

चरण:

  • पहला चरण: ठोस रॉकेट मोटर (S139)।
  • दूसरा चरण: पृथ्वी-भंडारण योग्य तरल रॉकेट इंजन (विकास इंजन)।
  • तीसरा चरण: उच्च थ्रस्ट के लिए ठोस रॉकेट मोटर (S7)।
  • चौथा चरण: दो पृथ्वी-भंडारण योग्य तरल इंजन।

संस्करण: PSLV-XL, QL, और DL ने अतिरिक्त थ्रस्ट के लिए स्ट्रैप-ऑन मोटर्स का उपयोग किया। कोर-केवल संस्करण (PSLV-CA) में स्ट्रैप-ऑन का उपयोग नहीं किया गया।

विश्वसनीयता: इसे “ISRO का कार्य घोड़ा” कहा जाता है जो निम्न पृथ्वी कक्ष (LEO) के लिए प्रसिद्ध है।

पेलोड क्षमता: 600 किमी ऊँचाई वाले सूर्य-समान ध्रुवीय कक्षों में 1,750 किलोग्राम तक।

महत्वपूर्ण प्रक्षेपण: चंद्रयान-1 (2008), मंगल ऑर्बिटर अंतरिक्ष यान (2013)।

भू-समान उपग्रह प्रक्षेपण वाहन (GSLV):

सारांश: चौथी पीढ़ी का प्रक्षेपण वाहन, जो भू-स्थिरांतरण कक्ष के लिए डिज़ाइन किया गया है और इसमें एक क्रायोजेनिक तीसरा चरण है।

विशेषताएँ: यह तीन-चरणीय वाहन है जिसमें चार तरल स्ट्रैप-ऑन हैं। पहले रूसी क्रायोजेनिक चरणों का उपयोग किया गया था, बाद में स्वदेशी रूप से विकसित किया गया।

चरण:

  • पहला चरण: ठोस रॉकेट मोटर (S139) जिसमें 4 तरल स्ट्रैप-ऑन हैं।
  • दूसरा चरण: विकास इंजन।
  • तीसरा चरण: क्रायोजेनिक अपर स्टेज।

पेलोड क्षमता: निम्न पृथ्वी कक्षों में 6 टन तक, भू-समान ट्रांसफर कक्ष (GTO) में 2,250 किलोग्राम।

महत्वपूर्ण प्रक्षेपण: संचार उपग्रह जैसे INSAT और GSAT।

LVM3 (भू-समान उपग्रह प्रक्षेपण वाहन Mk III):

सारांश: अगली पीढ़ी का प्रक्षेपण वाहन, जिसे पहले GSLV MkIII के नाम से जाना जाता था।

विशेषताएँ: यह तीन-चरणीय वाहन है जिसमें दो ठोस स्ट्रैप-ऑन मोटर्स, एक तरल कोर चरण, और एक उच्च-थ्रस्ट क्रायोजेनिक अपर स्टेज है।

चरण:

  • कोर चरण: S200 ठोस मोटर।
  • तरल चरण: दो विकास इंजन।
  • क्रायोजेनिक अपर स्टेज: स्वदेशी उच्च-थ्रस्ट क्रायोजेनिक इंजन (CE20)।

पेलोड क्षमता: भू-समान ट्रांसफर कक्षों में 4 टन, 600 किमी निम्न पृथ्वी कक्षों में 8,000 किलोग्राम।

महत्वपूर्ण प्रक्षेपण: चंद्रयान-3 मिशन।

ISRO के विकासाधीन उपग्रह प्रक्षेपण वाहन

मानव रेटेड लॉन्च वाहन (HRLV):

  • वर्तमान भारी LVM-3 प्रक्षेपण वाहन का एक संशोधित संस्करण।
  • 400 किमी की निम्न पृथ्वी कक्षा में ऑर्बिटल मॉड्यूल को प्रक्षिप्त करने में सक्षम।
  • एक चालक दल निकासी प्रणाली (CES) शामिल है, जो त्वरित क्रियाशीलता और उच्च जलन दर वाले ठोस मोटर्स द्वारा संचालित है।

रीयूज़ेबल लॉन्च वाहन - प्रौद्योगिकी प्रदर्शक (RLV-TD):

  • एक विमान के समान, जो प्रक्षेपण वाहनों और विमानों की जटिलताओं को जोड़ता है।
  • इसमें एक नोज कैप, फ्यूज़ेलाज, दो डेल्टा पंख और दो ऊर्ध्वाधर पूंछें शामिल हैं, साथ ही सक्रिय नियंत्रण सतहें जैसे एलेवन्स और रडर।
  • भविष्य की योजनाओं में इसे भारत के पहले पुन: प्रयोज्य दो-चरणीय ऑर्बिटल लॉन्च वाहन के पहले चरण के रूप में बड़े पैमाने पर विकसित करने की योजना है।

स्क्रमजेट इंजन - प्रौद्योगिकी प्रदर्शक (TD):

  • हाइपरसोनिक गति पर काम करता है, सुपरसोनिक दहन के साथ, जिसमें ईंधन के रूप में हाइड्रोजन और ऑक्सीडाइज़र के रूप में वायुमंडलीय ऑक्सीजन का उपयोग होता है।
  • पहला प्रयोगात्मक मिशन 2016 में सफलतापूर्वक आयोजित किया गया, जिससे भारत स्क्रमजेट इंजन के उड़ान परीक्षण को प्रदर्शित करने वाला चौथा देश बन गया।

ISRO द्वारा उपयोग किए गए प्रमुख विदेशी प्रक्षेपण वाहन

  • Ariane 5: यह एक भारी-भरकम प्रक्षेपण यंत्र है जिसका उपयोग यूरोपीय अंतरिक्ष एजेंसी द्वारा किया जाता है, जो 20 मीट्रिक टन से अधिक को निम्न पृथ्वी कक्षा (LEO) में और 10 मीट्रिक टन से अधिक को भूस्थिर स्थानांतरण कक्षा (GTO) में ले जाने में सक्षम है। भारत ने विभिन्न संचार और पृथ्वी अवलोकन उपग्रहों को लॉन्च करने के लिए Ariane 5 का उपयोग किया है, जिसमें INSAT-3D और GSAT-30 शामिल हैं।
  • Falcon 9: यह दुनिया का पहला कक्षीय-श्रेणी का पुन: उपयोग किया जाने वाला रॉकेट है, जिसे SpaceX द्वारा डिज़ाइन और निर्मित किया गया है। Falcon 9 22 मीट्रिक टन को LEO में और 8 मीट्रिक टन को GTO में लॉन्च कर सकता है।
  • Space Launch System (SLS): यह NASA द्वारा विकसित एक सुपर भारी-भरकम रॉकेट है, जो 70 मीट्रिक टन को LEO में लॉन्च करने में सक्षम है। SLS एकमात्र रॉकेट है जो एक ही मिशन में Orion अंतरिक्ष यान, चार अंतरिक्ष यात्रियों और बड़े कार्गो को चाँद पर ले जाने की क्षमता रखता है। इसमें क्रू और सेवा मॉड्यूल और एक लॉन्च एबॉर्ट सिस्टम शामिल है।
  • Soyuz 5: यह रूसी अंतरिक्ष एजेंसी का एक सबसे भारी प्रक्षेपण वाहन है, जो 17 मीट्रिक टन को LEO में लॉन्च करने की क्षमता रखता है।

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FAQs on उपग्रह प्रक्षेपण यान - विज्ञान और प्रौद्योगिकी (Science & Technology) for UPSC CSE

1. लॉन्च वाहन क्या होते हैं?
Ans. लॉन्च वाहन वे यान होते हैं जो उपग्रहों और अन्य अंतरिक्ष पेलोड को पृथ्वी की कक्षा में भेजने के लिए उपयोग किए जाते हैं। ये वाहन विभिन्न चरणों में काम करते हैं ताकि उपग्रह को आवश्यक ऊंचाई और गति पर पहुँचाया जा सके।
2. ISRO द्वारा विकसित उपग्रह प्रक्षेपण वाहन कौन-कौन से हैं?
Ans. ISRO ने कई उपग्रह प्रक्षेपण वाहनों का विकास किया है, जिनमें PSLV (Polar Satellite Launch Vehicle) और GSLV (Geosynchronous Satellite Launch Vehicle) शामिल हैं। PSLV विशेष रूप से पोलर कक्षा में उपग्रहों को भेजने के लिए जाना जाता है, जबकि GSLV जियोसिंक्रोनस कक्षा के लिए उपयुक्त है।
3. PSLV और GSLV के बीच क्या अंतर है?
Ans. PSLV का उपयोग मुख्य रूप से पोलर कक्षा में उपग्रहों को प्रक्षिप्त करने के लिए किया जाता है, जबकि GSLV का उपयोग जियोसिंक्रोनस कक्षा में उपग्रहों के लिए किया जाता है। GSLV अधिक भारी पेलोड को ले जाने की क्षमता रखता है, जबकि PSLV विश्व स्तर पर विभिन्न उपग्रहों के सफल प्रक्षेपण में प्रसिद्ध है।
4. उपग्रह प्रक्षेपण के लिए प्रक्षेपण वाहन की भूमिका क्या है?
Ans. उपग्रह प्रक्षेपण के लिए प्रक्षेपण वाहन की भूमिका यह सुनिश्चित करना है कि उपग्रह को सही गति और दिशा में प्रक्षिप्त किया जाए ताकि वह अपने लक्षित कक्षा में पहुँच सके। यह विभिन्न चरणों में काम करता है और आवश्यक ऊँचाई और गति पर पहुँचने के लिए ईंधन और शक्ति का उपयोग करता है।
5. भारत में उपग्रह प्रक्षेपण का महत्व क्या है?
Ans. भारत में उपग्रह प्रक्षेपण का महत्व अत्यधिक है, क्योंकि यह संचार, मौसम विज्ञान, मौसम पूर्वानुमान, भू-स्थानिक डेटा, और राष्ट्रीय सुरक्षा के लिए महत्वपूर्ण सेवाएँ प्रदान करता है। ISRO की सफलताओं ने भारत को अंतरिक्ष प्रक्षेपण में एक प्रमुख शक्ति बना दिया है।
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