अध्याय 21: उपग्रह नौवहन व संचार — NavIC, GAGAN, GPS

अक्षर आकार

खंड 01

उपग्रह नौवहन (Satellite Navigation) के मूलभूत सिद्धांत: ट्रायलैटरेशन, परमाणु घड़ियाँ एवं PNT सेवाएँ

एक उपग्रह नौवहन प्रणाली (Satellite Navigation System) केवल 'रास्ता दिखाने वाला नक्शा' नहीं है, बल्कि यह तीन अत्यंत महत्वपूर्ण सेवाएँ — स्थिति निर्धारण (Positioning), नौवहन/दिशा-निर्देशन (Navigation) और अति-सटीक समय निर्धारण (Timing) — प्रदान करती है, जिन्हें संयुक्त रूप से 'PNT सेवाएँ' (Position, Navigation and Timing Services) कहा जाता है (PIB Factsheet Id=151153, 01 नवंबर 2026)।

1. उपग्रह से आपकी सटीक स्थिति कैसे निकलती है? (Trilateration & Minimum 4 Satellites Rule)

दूरी का सूत्र (Distance = Speed of Light × Time Delay): प्रत्येक नेविगेशन उपग्रह निरंतर एक रेडियो संकेत प्रसारित करता है जिसमें दो जानकारियाँ होती हैं: (i) अंतरिक्ष में उस क्षण उपग्रह की सटीक कक्षीय स्थिति (Ephemeris data), और (ii) उपग्रह की परमाणु घड़ी के अनुसार संकेत भेजे जाने का सटीक समय (t₁)। जब आपके मोबाइल फोन या रिसीवर को यह संकेत समय t₂ पर मिलता है, तो वह प्रकाश की गति (c = 3 × 10⁸ m/s) से समय-अंतराल को गुणा कर उपग्रह से आपकी दूरी (d = c × (t₂ − t₁)) निकाल लेता है।
सटीक 3D स्थिति के लिए न्यूनतम 4 उपग्रह क्यों आवश्यक हैं? (Geometric Trilateration):
1. 1 उपग्रह से: यह केवल इतना बताता है कि आप उस उपग्रह के चारों ओर d₁ त्रिज्या के एक विशाल गोले (Sphere) की सतह पर कहीं हैं।
2. 2 उपग्रहों से: दो गोलों के प्रतिच्छेदन (Intersection) से एक वृत्त (Circle) बनता है।
3. 3 उपग्रहों से: तीन गोलों के प्रतिच्छेदन से अंतरिक्ष में दो बिंदु मिलते हैं (जिनमें से एक पृथ्वी की सतह पर होता है — जिससे अक्षांश [Latitude] और देशांतर [Longitude] यानी 2D स्थिति मिल जाती है)।
4. चौथा उपग्रह (4th Satellite) क्यों अनिवार्य है? अंतरिक्ष के उपग्रह में तो करोड़ों रुपये की अति-सटीक परमाणु घड़ी (Atomic Clock) लगी होती है, किंतु आपके मोबाइल फोन में केवल एक सस्ती क्वार्ट्ज घड़ी (Quartz crystal clock) होती है जिसमें कुछ माइक्रोसेकंड की त्रुटि (Clock bias Δt) रहती है। चूँकि प्रकाश 1 माइक्रोसेकंड (10⁻⁶ s) में 300 मीटर और 1 नैनोसेकंड (10⁻⁹ s) में 30 सेमी चल लेता है, इसलिए फोन की घड़ी में मात्र 1 मिलीसेकंड की गलती से आपकी लोकेशन 300 किलोमीटर गलत हो जाएगी! इसलिए चार अज्ञात राशियों — (1) अक्षांश (x), (2) देशांतर (y), (3) ऊँचाई/तुंगता (Altitude z) और (4) रिसीवर घड़ी की समय-त्रुटि (Δt) — को हल करने के लिए एक साथ कम-से-कम 4 उपग्रहों के संकेत अनिवार्य होते हैं!

UPSC Prelims 2018 (Q55) का रहस्य — मोबाइल फोन, बैंकिंग और पावर ग्रिड में GPS/NavIC का उपयोग क्यों होता है?
अभ्यर्थी अक्सर सोचते हैं कि GPS केवल गाड़ियों/मोबाइल में लोकेशन देखने के काम आता है, फिर बैंकिंग या बिजली ग्रिड में इसका क्या काम? इसका उत्तर 'PNT' का तीसरा अक्षर — 'T' (Timing / परमाणु घड़ी का समय) है:
• 1. मोबाइल फोन संचालन (Mobile phone operations): केवल लोकेशन ही नहीं, बल्कि जब आप चलते हुए बात करते हैं तो एक मोबाइल टावर (Base station) से दूसरे टावर पर कॉल बिना कटे स्थानांतरित (Handover) करने और 4G/5G स्पेक्ट्रम में डेटा पैकेटों के टकराव को रोकने के लिए सभी टेलीकॉम टावरों को GPS/NavIC की परमाणु घड़ी से माइक्रोसेकंड स्तर पर सिंक्रनाइज़ किया जाता है।
• 2. बैंकिंग और शेयर बाजार संचालन (Banking operations): यूपीआई (UPI), NEFT/RTGS और हाई-फ्रीक्वेंसी स्टॉक ट्रेडिंग में प्रति सेकंड लाखों लेनदेन होते हैं — किस सेकंड के किस दस-लाखवें हिस्से में कौन-सा लेनदेन हुआ (Accurate Timestamping), यह विवाद-रहित रूप से दर्ज करने के लिए बैंक सर्वर GNSS/NavIC समय का उपयोग करते हैं।
• 3. पावर ग्रिड का नियंत्रण (Controlling the power grids): राष्ट्रीय बिजली ग्रिड (50 Hz आवृत्ति) में विभिन्न राज्यों के बिजली घरों के बीच वोल्टेज और करंट की कला (Phase angle) को मापने वाले फेज़र मेजरमेंट यूनिट्स (PMUs / Synchrophasors) को जीपीएस/NavIC समय से सिंक्रनाइज़ किया जाता है ताकि ग्रिड फेलियर (Blackout) को तुरंत रोका जा सके! (अतः UPSC 2018 Q55 का उत्तर (d) 1, 2 और 3 सभी था।)

2. विश्व की प्रमुख उपग्रह नौवहन प्रणालियाँ (Global GNSS बनाम Regional RNSS)

प्रणाली का नाम	देश / एजेंसी एवं प्रकार	उपग्रहों की संख्या एवं कक्षा (Orbit)	प्रमुख विशेषता एवं UPSC संदर्भ
1. GPS (Global Positioning System — Navstar)	संयुक्त राज्य अमेरिका (USA — Space Force) वैश्विक (Global GNSS)	न्यूनतम 24 परिचालन (वर्तमान में ~31 उपग्रह) MEO (~20,200 km, 55° झुकाव, 12 घंटे काल)	विश्व की सबसे पुरानी प्रणाली (1978 से); दो सेवाएँ: नागरिक SPS (Standard Positioning System) और सैन्य PPS (Precision Positioning System)। (1999 कारगिल युद्ध में भारत को उच्च-सटीकता डेटा देने से इनकार किया गया था।)
2. GLONASS	रूस (Roscosmos) वैश्विक (Global GNSS)	24 परिचालन उपग्रह MEO (~19,130 km, 64.8° उच्च झुकाव)	उच्च कक्षीय झुकाव (64.8°) के कारण उच्च अक्षांशों/ध्रुवीय क्षेत्रों में GPS से बेहतर कवरेज; भारत ने इसके सैन्य सिग्नल साझाकरण समझौते किए हैं।
3. Galileo (गैलीलियो)	यूरोपीय संघ (EU एवं ESA) वैश्विक (Global GNSS)	24 परिचालन + 6 अतिरिक्त MEO (~23,222 km, 56° झुकाव)	GPS/GLONASS के विपरीत यह सैन्य नियंत्रण से बाहर एक नागरिक नियंत्रण (Civilian-controlled) वाली वैश्विक प्रणाली है; 1 मीटर से भी कम उच्च सटीकता।
4. BeiDou (BDS — बेइदोउ)	चीन (CNSA) वैश्विक (Global GNSS)	35+ उपग्रहों का मिश्रित तारामंडल (MEO + IGSO + GEO)	2020 में पूर्ण वैश्विक कवरेज प्राप्त किया; द्वि-तरफा संक्षिप्त संदेश संचार (Two-way short message) की सुविधा।
5. NavIC (Navigation with Indian Constellation / IRNSS)	भारत (ISRO) स्वतंत्र क्षेत्रीय प्रणाली (Regional RNSS)	मूल रूप से 7 उपग्रह (3 GEO + 4 GSO, 35,786 km, 29° झुकाव); अब द्वितीय पीढ़ी NVS-01 से NVS-05 द्वारा संवर्धित	संपूर्ण भारत + भारतीय सीमा से 1,500 km बाहर तक प्राथमिक सेवा क्षेत्र (UPSC Prelims 2018 Q61)। दो सेवाएँ: नागरिक SPS और एन्क्रिप्टेड RS (Restricted Service)।
6. QZSS (Quasi-Zenith Satellite System — 'Michibiki')	जापान (JAXA) क्षेत्रीय पूरक प्रणाली	4 से 7 उपग्रह (असममित '8' आकार की तुंड्रा/GSO कक्षा)	जापान के शहरी कैन्यन (ऊँची इमारतों व पहाड़ों के बीच) में सीधे सिर के ऊपर (Zenith) रहकर GPS की सटीकता को सेंटीमीटर स्तर तक बढ़ाता है।

खंड 02

परीक्षा-स्तरीय विस्तृत विश्लेषण: NavIC (IRNSS से NVS-03 तक), GAGAN एवं उपग्रह संचार (GSAT-N2 व CMS-03)

1. भारत का स्वदेशी नेविगेशन तंत्र: IRNSS से NavIC (NVS-01, NVS-02 और 30 अक्टूबर 2026 का NVS-03 मिशन)

1999 के कारगिल संघर्ष के दौरान जब भारतीय सेना को हिमालय की चोटियों पर शत्रु की सटीक स्थिति जानने के लिए अमेरिकी GPS के उच्च-सटीकता डेटा की आवश्यकता पड़ी, तो अमेरिका ने अपनी 'Selective Availability' नीति के तहत सिग्नल देने से मना कर दिया। इस रणनीतिक सबक ने भारत को अपना पूर्णतः स्वतंत्र क्षेत्रीय उपग्रह नौवहन तंत्र — IRNSS (Indian Regional Navigation Satellite System), जिसका परिचालन नाम प्रधानमंत्री द्वारा भारत के मछुआरों/नाविकों को समर्पित करते हुए 'NavIC' (Navigation with Indian Constellation — 'नाविक') रखा गया — विकसित करने के लिए प्रेरित किया।

मात्र 7 उपग्रहों से ही निरंतर कवरेज कैसे मिल जाता है, जबकि GPS को 24+ उपग्रह लगते हैं? (UPSC Mains GS-III 2015 एवं Prelims 2018 Q61):
- GPS के उपग्रह मध्य भू-कक्षा (MEO — ~20,200 km) में हैं जो दिन में दो बार पृथ्वी का चक्कर लगाते हैं, इसलिए किसी एक देश के ऊपर से वे कुछ घंटों में ओझल हो जाते हैं; परिणामस्वरूप पूरे विश्व में हर समय 4 उपग्रह दृश्यमान रखने के लिए कम-से-कम 24 उपग्रहों की आवश्यकता होती है।
- इसके विपरीत, चूँकि भारत का लक्ष्य केवल भारतीय क्षेत्र और हिंद महासागर को कवर करना था, इसलिए ISRO ने NavIC के सभी 7 उपग्रहों को 35,786 km की ऊँचाई पर भू-स्थिर (GEO) और भू-तुल्यकालिक (GSO) कक्षाओं में स्थापित किया:
  1. 3 भू-स्थिर उपग्रह (3 Geostationary — GEO, झुकाव 0°): भूमध्य रेखा के ठीक ऊपर 32.5°E, 83°E और 131.5°E देशांतरों पर स्थिर।
  2. 4 झुके हुए भू-तुल्यकालिक उपग्रह (4 Inclined Geosynchronous — GSO, झुकाव 29°): दो उपग्रह 55°E पर और दो उपग्रह 111.75°E पर, जो आकाश में प्रतिदिन '8' के आकार (Analemma) में घूमते हुए पूरे भारत के ऊपर 24×7 सीधे दृश्यमान (Always visible above Indian sky) रहते हैं!
कवरेज क्षेत्र एवं दो सेवाएँ:
- प्राथमिक सेवा क्षेत्र (Primary Service Area): संपूर्ण भारतीय भू-भाग तथा भारत की भू-राजनीतिक सीमाओं से 1,500 किलोमीटर (1,500 km दूरी) बाहर तक का क्षेत्र (अक्षांश 30°S से 50°N और देशांतर 30°E से 130°E तक — जिसमें संपूर्ण हिंद महासागर, अरब सागर, बंगाल की खाड़ी और पड़ोसी देश शामिल हैं)। (याद रखें: UPSC Prelims 2018 Q61 में इसी '1,500 km' को जानबूझकर '5,500 वर्ग किमी' लिखकर गलत कथन बनाया गया था!)
- दो प्रकार की सेवाएँ (UPSC Mains 2015): (1) Standard Positioning Service (SPS): सभी आम नागरिकों, स्मार्टफोन, वाहनों और मछुआरों के लिए खुली व निःशुल्क सेवा (सटीकता <10–20 मीटर, वास्तव में ~5 मीटर से भी बेहतर); और (2) Restricted Service (RS): केवल भारतीय सशस्त्र बलों, मिसाइल मार्गदर्शन और सामरिक एजेंसियों के लिए अत्यधिक एन्क्रिप्टेड (Encrypted) उच्च-सटीकता सेवा (सटीकता <0.5–1 मीटर)।

आरेख 21.1: (A) NavIC की 3 GEO + 4 GSO संरचना और 1,500 km कवरेज (UPSC 2018); (B) प्रथम पीढ़ी बनाम द्वितीय पीढ़ी (NVS-01, NVS-02 एवं 30 अक्टूबर 2026 को प्रक्षेपित NVS-03)।

2. द्वितीय पीढ़ी के NavIC उपग्रह (NVS-01, NVS-02 और 30 अक्टूबर 2026 का NVS-03 मिशन — PIB `PRID=2331077`)

प्रथम पीढ़ी के IRNSS उपग्रहों (IRNSS-1A से 1I, भार ~1,425 kg, PSLV से प्रक्षेपित) में लगी आयातित रुबिडियम परमाणु घड़ियों में तकनीकी समस्या आने और पुराने उपग्रहों का 10-वर्षीय कार्यकाल पूरा होने के कारण ISRO ने 5 भारी द्वितीय-पीढ़ी के उपग्रहों (NVS-01 से NVS-05, भार ~2,232–2,250 kg, GSLV Mk-II से प्रक्षेपित) की शृंखला शुरू की है (PIB Factsheet Id=151153, 01 नवंबर 2026):

तीसरा नेविगेशन बैंड 'L1' (1575.42 MHz) क्यों जोड़ा गया? पुरानी पीढ़ी के NavIC उपग्रह केवल L5 (1176.45 MHz) और S-बैंड (2492.028 MHz) में संकेत भेजते थे। किंतु विश्व भर के नागरिक स्मार्टफोन, स्मार्टवॉच और कार नेविगेशन चिपसेट डिफ़ॉल्ट रूप से L1 आवृत्ति बैंड पर काम करते हैं। NVS-01, NVS-02 और NVS-03 में L1 + L5 + S तीनों बैंड दिए गए हैं, जिससे NavIC-संगत चिपसेट वाले स्मार्टफोन एवं उपकरणों में संकेतों का उपयोग संभव होता है।
द्वि-आवृत्ति (L5 + S या L1 + L5) का वैज्ञानिक लाभ क्या है? जब अंतरिक्ष से एकल आवृत्ति की रेडियो तरंग पृथ्वी के आयनमंडल (Ionosphere) से गुजरती है, तो मुक्त इलेक्ट्रॉनों के कारण उसकी गति धीमी हो जाती है (Ionospheric delay), जिससे स्थिति में 10–15 मीटर की त्रुटि आ जाती है। चूँकि यह विलंब आवृत्ति के वर्ग के व्युत्क्रमानुपाती (Delay ∝ 1/f²) होता है, इसलिए दो अलग-अलग आवृत्तियों (L5 और S बैंड) का एक साथ उपयोग करके रिसीवर आयनमंडलीय त्रुटि को गणितीय रूप से लगभग शून्य कर देता है!
स्वदेशी रुबिडियम परमाणु घड़ी (Indigenous Rubidium Atomic Frequency Standard — RAFS): अहमदाबाद स्थित अंतरिक्ष अनुप्रयोग केंद्र (SAC–ISRO) ने पूर्णतः स्वदेशी रुबिडियम परमाणु घड़ी विकसित की है, जिसे NVS-01, NVS-02 और NVS-03 में लगाया गया है। आज विश्व के केवल मुट्ठी भर देश ही अंतरिक्ष-योग्य परमाणु घड़ी बनाने में सक्षम हैं।
NVS-01, NVS-02 एवं NVS-03 की अद्यतन स्थिति (PIB 01 नवंबर 2026):
- NVS-01 (29 मई 2023, GSLV-F12): पूर्णतः सफल व परिचालन में (12 वर्ष आयु)।
- NVS-02 (29 जनवरी 2025, GSLV-F15): श्रीहरिकोटा से 100वाँ प्रक्षेपण; GSLV-F15 ने इसे सटीक GTO में डाला, किंतु इसके बाद उपग्रह के ऑन-बोर्ड लिक्विड अपोजी मोटर (LAM) के ऑक्सीकारक वाल्व न खुलने के कारण इसे अभीष्ट भू-तुल्यकालिक स्लॉट में नहीं उठाया जा सका।
- NVS-03 (30 अक्टूबर 2026, GSLV-F18 — नवीनतम मिशन!): 30 अक्टूबर 2026 को 23:51 IST पर श्रीहरिकोटा से GSLV-F18 द्वारा सफलतापूर्वक GTO में प्रक्षेपित किया गया और 31 अक्टूबर 2026 को इसके लिक्विड अपोजी मोटर (LAM) ने पहला कक्षीय उत्थापन (Orbit-raising manoeuvre) भी सफलतापूर्वक पूरा कर लिया, जिससे यह 111.75° पूर्व देशांतर के स्लॉट में स्थापित हो रहा है (PIB Release PRID=2331077, 01 नवंबर 2026)!

3. गगन (GAGAN — GPS Aided GEO Augmented Navigation)

UPSC Prelims और Mains में सबसे बड़ा भ्रम: अभ्यर्थी अक्सर NavIC और GAGAN को एक ही मान लेते हैं। ध्यान रखें: NavIC भारत की स्वतंत्र उपग्रह नौवहन प्रणाली (Independent Regional Navigation System) है, जबकि GAGAN एक 'उपग्रह-आधारित संवर्धन प्रणाली' (Satellite-Based Augmentation System — SBAS) है जिसे ISRO और भारतीय विमानपत्तन प्राधिकरण (Airports Authority of India — AAI) ने नागरिक उड्डयन (Civil Aviation) की सुरक्षा के लिए संयुक्त रूप से विकसित किया है:

GAGAN की आवश्यकता क्यों पड़ी? सामान्य अमेरिकी GPS की क्षैतिज और ऊर्ध्वाधर सटीकता (~15–20 मीटर) और 'सत्यनिष्ठा' (Integrity — सिग्नल में गड़बड़ी की 6 सेकंड के भीतर चेतावनी देने की क्षमता) इतनी पर्याप्त नहीं होती कि घने कोहरे या खराब मौसम में कोई यात्री विमान केवल GPS के भरोसे रनवे पर उतर (Precision Approach & Landing) सके।
GAGAN कैसे काम करता है? भारत के 15 शहरों में स्थित जमीन के संदर्भ स्टेशन (INRES — Indian Reference Stations) जिनका सटीक स्थान पहले से ज्ञात है, GPS संकेतों को पकड़ते हैं और पता लगाते हैं कि उस क्षण आयनमंडल या उपग्रह घड़ी के कारण GPS में कितने मीटर की त्रुटि आ रही है। यह सुधार डेटा बेंगलुरु/दिल्ली स्थित मास्टर कंट्रोल सेंटर (INMCC) और अपलिंक स्टेशन (INLUS) के माध्यम से भारत के भू-स्थिर संचार उपग्रहों (GSAT-8, GSAT-10 और GSAT-15) पर भेजा जाता है, जो इसे विमानों के कॉकपिट रिसीवर को प्रसारित कर देते हैं — जिससे GPS की सटीकता सुधरकर ~1.5 मीटर हो जाती है!
वैश्विक विशिष्टता: विश्व में केवल 4 प्रमाणित SBAS प्रणालियाँ हैं: (1) WAAS (अमेरिका), (2) EGNOS (यूरोप), (3) MSAS (जापान), और (4) GAGAN (भारत) — तथा GAGAN भूमध्यरेखीय आयनमंडलीय क्षेत्र (Equatorial Ionospheric Region) के लिए प्रमाणित विश्व की पहली प्रणाली है! विमानन के अलावा अब भारतीय रेलवे (ट्रेनों की रीयल-टाइम ट्रैकिंग व कवच), समुद्री जहाजों और राजमार्ग टोलिंग में भी GAGAN का उपयोग हो रहा है।

आरेख 21.2: (A) GAGAN (ISRO + AAI) की त्रुटि-सुधार प्रणाली; (B) उपग्रह संचार के आवृत्ति बैंड (L, S, C, Ku, Ka — Rain Fade) तथा GSAT-N2 व नौसेना का CMS-03 (GSAT-7R)।

4. उपग्रह संचार (Satellite Communication — SATCOM): आवृत्ति बैंड, HTS स्पॉट-बीम, GSAT-N2 एवं नौसेना का CMS-03

संचार उपग्रह कैसे काम करता है? (Transponder = Receiver + Frequency Converter + Transmitter): भू-स्थिर कक्षा (GEO — 35,786 km) में स्थापित संचार उपग्रह में कई ट्रांसपोंडर (Transponders) लगे होते हैं। पृथ्वी के ग्राउंड स्टेशन से उपग्रह की ओर भेजे जाने वाले सिग्नल को अपलिंक (Uplink) और उपग्रह द्वारा प्रवर्धित (Amplify) कर पृथ्वी के बड़े क्षेत्र में वापस भेजे जाने वाले सिग्नल को डाउनलिंक (Downlink) कहते हैं।
महत्त्वपूर्ण वैज्ञानिक नियम — अपलिंक आवृत्ति सदैव डाउनलिंक आवृत्ति से अधिक क्यों रखी जाती है? (जैसे C-बैंड में Uplink = 6 GHz, Downlink = 4 GHz):
उच्च आवृत्ति की तरंगों में वायुमंडलीय क्षीणन (Attenuation / ऊर्जा ह्रास) अधिक होता है और उन्हें भेजने के लिए अधिक बिजली लगती है। पृथ्वी पर स्थित ग्राउंड स्टेशन के पास असीमित बिजली और विशाल एंटीना होता है इसलिए वह उच्च आवृत्ति (6 GHz) भेज सकता है; जबकि अंतरिक्ष में उपग्रह के पास सीमित सौर ऊर्जा होती है, इसलिए वह कम ऊर्जा खपत वाली निम्न आवृत्ति (4 GHz) पर डाउनलिंक भेजता है (और दोनों आवृत्तियाँ अलग होने से आपस में व्यतिकरण/Interference भी नहीं होता)!
पारंपरिक संचार उपग्रह बनाम उच्च-थ्रूपुट उपग्रह (High-Throughput Satellites — HTS):
- पारंपरिक INSAT/GSAT उपग्रह पूरे भारत पर एक ही चौड़ा बीम (Single Broad Footprint Beam) डालते थे, जिससे पूरे देश में एक ही आवृत्ति केवल एक बार उपयोग हो पाती थी और डेटा क्षमता मात्र 1–3 Gbps रहती थी।
- इसके विपरीत, हाई-थ्रूपुट उपग्रह (HTS — जैसे GSAT-19, GSAT-29, GSAT-11 और GSAT-N2/GSAT-20) मोबाइल टावरों के सेल्यूलर नेटवर्क की तरह पूरे भारत को दर्जनों छोटे-छोटे 'स्पॉट बीम' (Multiple Narrow Spot Beams) में बाँट देते हैं। इससे एक ही Ka/Ku आवृत्ति का विभिन्न शहरों में बार-बार उपयोग (Frequency Reuse) किया जा सकता है और डेटा क्षमता 15 से 50 गुना बढ़कर 48 Gbps (GSAT-N2) तक पहुँच जाती है!
प्रमुख रक्षा एवं रणनीतिक संचार उपग्रह (GSAT-7 शृंखला — PIB नवंबर 2025 एवं अक्टूबर 2026):
1. GSAT-7 ('रुक्मिणी' — 2013) एवं CMS-03 / GSAT-7R (2 नवंबर 2025, LVM3-M5): भारतीय नौसेना (Indian Navy) के युद्धपोतों, पनडुब्बियों और समुद्री टोही विमानों को संपूर्ण हिंद महासागर क्षेत्र (IOR) में सुरक्षित रीयल-टाइम संचार देने के लिए समर्पित। 2 नवंबर 2025 को LVM3-M5 से प्रक्षेपित CMS-03 (GSAT-7R, भार ~4,400 kg) भारतीय भूमि से GTO में प्रक्षेपित अब तक का सबसे भारी संचार उपग्रह है (PIB Release PRID=2185397 एवं PIB PRID=2329355, 28 अक्टूबर 2026)।
2. GSAT-7A ('एंग्री बर्ड' — 2018): भारतीय वायुसेना (Indian Air Force) के लड़ाकू विमानों, AWACS, ड्रोनों (UAVs) और रडार स्टेशनों को आपस में जोड़ने तथा थलसेना के हेलीकॉप्टरों के लिए समर्पित।
3. GSAT-7B: भारतीय थलसेना (Indian Army) की सामरिक संचार आवश्यकताओं के लिए।

GEO बनाम LEO सैटेलाइट ब्रॉडबैंड (GSAT-N2 बनाम Starlink / OneWeb / BlueBird):

मापदंड	भू-स्थिर संचार उपग्रह (GEO — जैसे GSAT-N2 / GSAT-11)	निम्न भू-कक्षा तारामंडल (LEO — जैसे OneWeb, Starlink, BlueBird)
ऊँचाई (Altitude)	35,786 km (भूमध्य रेखा के ऊपर स्थिर)	400 km – 1,200 km (तेजी से घूमते उपग्रह)
सिग्नल विलंबता (Latency / Ping)	उच्च विलंबता (~550–600 मिलीसेकंड): क्योंकि रेडियो तरंग को 35,786 km जाने और लौटने में चौथाई सेकंड से अधिक समय लगता है।	अति-निम्न विलंबता (~20–40 मिलीसेकंड): पृथ्वी के बहुत निकट होने से फाइबर ब्रॉडबैंड जैसा त्वरित रिस्पॉन्स (रीयल-टाइम वीडियो कॉल, टेली-सर्जरी व गेमिंग हेतु आदर्श)।
कवरेज के लिए आवश्यक उपग्रह	केवल 3 उपग्रह संपूर्ण पृथ्वी (ध्रुवों को छोड़कर) को कवर कर सकते हैं; भारत के लिए 1 उपग्रह पर्याप्त।	एक उपग्रह कुछ मिनटों में क्षितिज से ओझल हो जाता है, इसलिए निरंतर कवरेज हेतु सैकड़ों से हजारों उपग्रहों का मेगा-तारामंडल आवश्यक।

आरेख 21.3: (A) GEO HTS बनाम LEO ब्रॉडबैंड तारामंडल की तुलना; (B) गगनयान और भारतीय अंतरिक्ष स्टेशन (BAS) के 24×7 संचार हेतु IDRSS प्रणाली।

खंड 03

भारतीय परिप्रेक्ष्य: NSIL की 'डिमांड-ड्रिवन' नीति, दूरसंचार अधिनियम 2023 एवं NavIC का नागरिक एकीकरण

1. न्यूस्पेस इंडिया लिमिटेड (NSIL) और 'मांग-आधारित' (Demand-Driven) संचार उपग्रह: भारतीय अंतरिक्ष नीति 2023 के तहत अब ISRO के संचार उपग्रहों का स्वामित्व और वाणिज्यिक संचालन NSIL द्वारा किया जाता है (वर्तमान में भारत के 19 परिचालन संचार उपग्रह सेवा में हैं — PIB PRID=2170091)। पहले उपग्रह बनाकर ग्राहक ढूँढे जाते थे; अब NSIL पहले उपयोगकर्ता (जैसे Tata Play या एयरलाइंस/टेलीकॉम) से अनुबंध कर 'डिमांड-ड्रिवन मिशन' लॉन्च करता है — जैसे GSAT-N1 (GSAT-24 — DTH हेतु), GSAT-N2 (GSAT-20 — 48 Gbps ब्रॉडबैंड हेतु) और आगामी GSAT-N3 (S-बैंड सरकारी संचार हेतु)।
2. दूरसंचार अधिनियम 2023 (Telecommunications Act 2023) में सैटेलाइट ब्रॉडबैंड स्पेक्ट्रम का प्रशासनिक आवंटन: स्थलीय 4G/5G स्पेक्ट्रम के विपरीत (जिसकी नीलामी होती है), उपग्रह संचार स्पेक्ट्रम एक साझा वैश्विक संसाधन (Shared spectrum) है जहाँ एक ही आवृत्ति को कई उपग्रह ऑपरेटर अंतरिक्ष से अलग-अलग बीम कोणों पर उपयोग करते हैं। इसलिए भारत के नए दूरसंचार अधिनियम 2023 की प्रथम अनुसूची (First Schedule) के तहत सैटेलाइट ब्रॉडबैंड (GMPCS / VSAT) के लिए स्पेक्ट्रम का आवंटन नीलामी के बजाय प्रशासनिक पद्धति (Administrative Allocation) से करने का प्रावधान किया गया है।
3. भारत में NavIC के प्रमुख नागरिक और रणनीतिक अनुप्रयोग (PIB नवंबर 2026 `Id=150907` एवं `Id=151153`):
1. मोबाइल हैंडसेट एवं ऑटोमोबाइल (AIS-140 मानक): भारत में बिकने वाले सभी नए स्मार्टफोन चिपसेट (Qualcomm, MediaTek, Apple iPhone 15/16+) में L1+L5 NavIC समर्थन जोड़ा गया है, तथा सड़क परिवहन मंत्रालय के AIS-140 मानक के तहत सभी सार्वजनिक और वाणिज्यिक वाहनों (बसों, कैब, ट्रकों) में पैनिक बटन के साथ NavIC-आधारित व्हीकल ट्रैकिंग डिवाइस अनिवार्य है।
2. मछुआरों और आपदा प्रबंधन के लिए 'NavIC Short Messaging Service': स्थलीय मोबाइल टावर का सिग्नल समुद्र में तट से 15–20 किमी के बाद समाप्त हो जाता है। NavIC का S-बैंड एकतरफा प्रसारण संदेश (Broadcast messaging) गहरे समुद्र में मछली पकड़ रहे मछुआरों के 'नभमित्र' (Nabhmitra) उपकरण और मोबाइल पर चक्रवात, ऊँची लहरों और अंतरराष्ट्रीय समुद्री सीमा रेखा (IMBL) की मुफ्त चेतावनी भेजता है — और इसी तकनीक को NDMA के 'सचेत' (SACHET — Common Alerting Protocol) से जोड़ा गया है।
3. भारतीय रेलवे (RTIS — Real-Time Train Information System): लोकोमोटिव इंजनों में लगे GAGAN/NavIC उपकरणों से ट्रेनों की सटीक स्थिति हर 30 सेकंड में कंट्रोल रूम को स्वतः अपडेट होती है।
4. आधार जियो-टैगिंग, समय मानक (NPL IST) एवं पावर ग्रिड सिंक्रनाइज़ेशन।

खंड 04

समसामयिक घटनाक्रम (2025–2026) एवं UPSC CSE 2027 हेतु प्रासंगिकता

अद्यतन तथ्य — NavIC की वास्तविक कार्यस्थिति (4 नवंबर 2026 तक): 29 जुलाई 2026 को लोकसभा में सरकार ने बताया था कि उस समय केवल तीन उपग्रह PNT सेवा के लिए सक्रिय थे, इसलिए NavIC स्वतंत्र रूप से स्थिति-निर्धारण सेवा नहीं दे पा रहा था; समय सेवा कार्यरत थी। 30 अक्टूबर 2026 को NVS-03 को GSLV-F18 ने GTO में स्थापित किया। 4 नवंबर तक चार कक्षीय युक्तिचालन (LAM इंजन का कुल 6,164 सेकंड प्रज्वलन) पूरे होने पर उपग्रह लगभग 35,765 × 36,196 किमी की झुकी हुई भू-तुल्यकालिक कक्षा (29.98°) में पहुँचा; स्थिति सामान्य बताई गई। कक्षा में पहुँचना और स्वतंत्र नागरिक स्थिति-निर्धारण सेवा का आरम्भ होना दो अलग बातें हैं—बाद वाले की नई पुष्टि के बिना पूरी प्रणाली को स्वतंत्र रूप से चालू न मानें। NVS-02 का प्रक्षेपण सफल था, पर उसका कक्षा-उत्थापन विफल रहा। संसदीय उत्तर; इसरो: 4 नवंबर अद्यतन; इसरो: NVS-02 रिपोर्ट।

1. GSLV-F18 द्वारा तृतीय द्वितीय-पीढ़ी नेविगेशन उपग्रह 'NVS-03' का सफल प्रक्षेपण (30 अक्टूबर – 01 नवंबर 2026 — PIB `PRID=2331077` एवं `Factsheet Id=151153`):
- 30 अक्टूबर 2026 को 23:51 IST पर सतीश धवन अंतरिक्ष केंद्र (श्रीहरिकोटा) से GSLV-F18 रॉकेट ने द्वितीय पीढ़ी के तीसरे NavIC उपग्रह NVS-03 को सफलतापूर्वक भू-तुल्यकालिक स्थानांतरण कक्षा (GTO) में स्थापित किया।
- 31 अक्टूबर 2026 को उपग्रह के ऑन-बोर्ड लिक्विड अपोजी मोटर (LAM) ने पहला कक्षीय उत्थापन सफलतापूर्वक पूर्ण किया और इसे 111.75° पूर्व (111.75°E) के भू-तुल्यकालिक स्लॉट में स्थापित किया जा रहा है। इसमें L1, L5 और S बैंड नेविगेशन पेलोड, C-बैंड रेंजिंग पेलोड और स्वदेशी परमाणु घड़ी लगी है (PIB Release PRID=2331077, 01 नवंबर 2026)।
2. भारतीय नौसेना के सबसे भारी संचार उपग्रह 'CMS-03 / GSAT-7R' का LVM3-M5 से प्रक्षेपण और CE-20 का अंतरिक्ष में प्रथम रीस्टार्ट (2 नवंबर 2025 — PIB `PRID=2185397` एवं `PRID=2205387`):
- 2 नवंबर 2025 को LVM3-M5 ने लगभग 4,400 kg भार वाले CMS-03 (GSAT-7R) को प्रक्षेपित किया — जो भारतीय भूमि से GTO में छोड़ा गया अब तक का सबसे भारी संचार उपग्रह है। यह हिंद महासागर क्षेत्र (IOR) में भारतीय नौसेना के युद्धपोतों, पनडुब्बियों और विमानों को मल्टी-बैंड सुरक्षित वॉयस, डेटा और वीडियो लिंक प्रदान करता है।
- इसी LVM3-M5 मिशन में प्राथमिक उपग्रह (CMS-03) को अलग करने के बाद ISRO ने इतिहास में पहली बार अंतरिक्ष के भीतर C25 क्रायोजेनिक चरण (CE-20 इंजन) को पुनः चालू (In-space restart) करने का सफल प्रदर्शन किया (PIB Release PRID=2205387)।
3. LVM3-M6 / BlueBird Block-2 (Direct-to-Cell सैटेलाइट ब्रॉडबैंड) एवं GSAT-N2 (48 Gbps HTS):
- LVM3-M6 मिशन ने अमेरिकी कंपनी AST SpaceMobile के विशाल वाणिज्यिक संचार उपग्रह BlueBird Block-2 को सफलतापूर्वक कक्षा में स्थापित कर भारतीय भूमि से अब तक के सबसे भारी उपग्रह प्रक्षेपण का कीर्तिमान बनाया। यह उपग्रह बिना किसी विशेष डिश या सैटेलाइट फोन के सीधे सामान्य 4G/5G स्मार्टफोन्स को अंतरिक्ष से ब्रॉडबैंड (Direct-to-Device / Direct-to-Cell) प्रदान करता है।
- साथ ही, 19 नवंबर 2024 को प्रक्षेपित NSIL का GSAT-N2 (GSAT-20, 4,700 kg, 48 Gbps Ka-band HTS) देश के दुर्गम क्षेत्रों और उड़ान के दौरान विमानों में हाई-स्पीड इंटरनेट दे रहा है (PIB Release PRID=2329355, 28 अक्टूबर 2026)।

खंड 05

प्रारंभिक परीक्षा विशेष: उच्च-उपज तथ्य एवं UPSC एलिमिनेशन ट्रैप्स

UPSC Prelims के 8 सबसे खतरनाक भ्रम जाल (Common Traps to Avoid):

ट्रैप 1 (UPSC 2018 Q61): "NavIC (IRNSS) संपूर्ण भारत और इसकी सीमाओं से बाहर लगभग 5,500 वर्ग किमी (5500 sq. km) क्षेत्र को कवर करता है।" — गलत! यह 5,500 वर्ग किमी (क्षेत्रफल) नहीं, बल्कि भारत की सीमा से 1,500 किलोमीटर की रैखिक दूरी (1,500 km distance beyond borders) तक के विशाल क्षेत्र को कवर करता है!
ट्रैप 2 (UPSC 2018 Q61): "NavIC के सभी 7 उपग्रह भू-स्थिर कक्षा (Geostationary Orbit) में हैं।" — गलत! इसमें 3 उपग्रह भू-स्थिर (GEO — 0° झुकाव) में हैं और 4 उपग्रह झुकी हुई भू-तुल्यकालिक कक्षा (Inclined GSO — 29° झुकाव) में हैं।
ट्रैप 3: "GPS की तरह NavIC के उपग्रह भी मध्य भू-कक्षा (MEO — ~20,200 km) में परिक्रमा करते हैं।" — गलत! GPS, GLONASS और Galileo के उपग्रह MEO में हैं, जबकि NavIC के सभी उपग्रह उच्च कक्षा (GEO/GSO — ~35,786 km) में हैं ताकि वे हमेशा भारत के ऊपर ही बने रहें।
ट्रैप 4 (UPSC 2018 Q55): "GPS/NavIC का उपयोग केवल वाहनों और मोबाइल की लोकेशन जानने में होता है, बैंकिंग या बिजली ग्रिड में इसका कोई उपयोग नहीं है।" — गलत! उपग्रहों की परमाणु घड़ियों से मिलने वाले सटीक समय (Timing signal) का उपयोग बैंकिंग लेनदेन की टाइम-स्टैम्पिंग और पावर ग्रिड फेज़ सिंक्रनाइज़ेशन दोनों में अनिवार्य रूप से होता है।
ट्रैप 5: "प्रथम पीढ़ी के IRNSS उपग्रहों में भी नागरिक L1 बैंड मौजूद था।" — गलत! प्रथम पीढ़ी (IRNSS-1A से 1I) में केवल L5 और S बैंड थे; नागरिक L1 बैंड (1575.42 MHz) और स्वदेशी रुबिडियम परमाणु घड़ी को द्वितीय पीढ़ी (NVS-01, NVS-02, NVS-03) से जोड़ा गया है!
ट्रैप 6: "GAGAN भारत की एक स्वतंत्र उपग्रह नौवहन प्रणाली है जो GPS के बिना काम करती है।" — गलत! जैसा कि इसके नाम (GPS Aided GEO Augmented Navigation) से स्पष्ट है, GAGAN कोई अलग स्वतंत्र नेविगेशन प्रणाली नहीं है, बल्कि GPS संकेतों की आयनमंडलीय त्रुटियों को सुधारने वाली एक संवर्धन प्रणाली (SBAS) है (जबकि NavIC स्वतंत्र प्रणाली है)।
ट्रैप 7: "कु-बैंड (Ku-band) और का-बैंड (Ka-band) की उच्च आवृत्ति तरंगों पर भारी बारिश या बादलों का कोई प्रभाव नहीं पड़ता।" — गलत! उच्च आवृत्ति (Ku और Ka बैंड, 12–40 GHz) की तरंगदैर्ध्य वर्षा की बूँदों के आकार (~1–2 cm) के बराबर होने से भारी बारिश में सिग्नल कमजोर या अवरुद्ध हो जाता है — इसे 'Rain Fade' (वर्षा क्षीणन) कहते हैं (जबकि कम आवृत्ति वाले C, S और L बैंड बारिश से लगभग अप्रभावित रहते हैं)!
ट्रैप 8: "CMS-03 (GSAT-7R) भारतीय वायुसेना के लिए और GSAT-7A भारतीय नौसेना के लिए समर्पित है।" — गलत (उल्टा)! GSAT-7 ('रुक्मिणी') और CMS-03 (GSAT-7R — नवंबर 2025) भारतीय नौसेना (Indian Navy) के लिए हैं, जबकि GSAT-7A भारतीय वायुसेना (IAF) के लिए है!

खंड 06

मुख्य परीक्षा विशेष (GS-III): NavIC का सामरिक महत्त्व एवं सैटेलाइट ब्रॉडबैंड क्रांति

UPSC मुख्य परीक्षा (GS Paper-III) में उपग्रह नौवहन और संचार ने 2015 और 2018 में सीधे प्रश्न दिए हैं और 2026 में NVS-03 तथा सैटेलाइट इंटरनेट के कारण यह पुनः अत्यंत संभावित है:

1. भारत को अपने क्षेत्रीय NavIC की आवश्यकता क्यों है जब GPS मुफ्त उपलब्ध है? (UPSC Mains 2015 एवं 2018):
1. सामरिक संप्रभुता (Strategic Sovereignty): युद्ध या भू-राजनीतिक तनाव के समय विदेशी GNSS (जैसे 1999 कारगिल में GPS) को बंद किया जा सकता है या उसमें जानबूझकर त्रुटि (Spoofing / Selective Availability) डाली जा सकती है। ब्रह्मोस, अग्नि, प्रलय और गाइडेड पिनाका जैसे सटीक हथियारों के लिए स्वदेशी Restricted Service (RS) अनिवार्य है।
2. द्वि-आवृत्ति (L5 + S + अब L1) द्वारा श्रेष्ठ भारतीय सटीकता: भूमध्य रेखा के पास भारत के ऊपर आयनमंडलीय विक्षोभ (Equatorial Ionospheric Anomaly) सर्वाधिक होता है। GPS का सामान्य एकल-आवृत्ति सिग्नल इसमें भटक जाता है, जबकि NavIC के द्वि-आवृत्ति संकेत और भारत के ठीक ऊपर 90° के उच्च उन्नयन कोण (High elevation angle) पर स्थित GEO/GSO उपग्रह भारतीय शहरी घाटियों और जंगलों में GPS से बेहतर सटीकता देते हैं।
3. नागरिक एवं आपदा संप्रभुता: गहरे समुद्र में मछुआरों को चक्रवात चेतावनी (S-बैंड मैसेजिंग), पावर ग्रिड व यूपीआई बैंकिंग समय-सिंक्रनाइज़ेशन और रेलवे सुरक्षा।
2. डिजिटल विभाजन (Digital Divide) पाटने में HTS और LEO सैटेलाइट ब्रॉडबैंड की भूमिका: भारत के ~25,000+ दुर्गम गाँवों (अरुणाचल, लद्दाख, बस्तर, अंडमान और लक्षद्वीप) में पहाड़ों और जंगलों के कारण ऑप्टिकल फाइबर (BharatNet) बिछाना अत्यंत कठिन व महँगा है। GSAT-N2 (48 Gbps HTS) और आगामी LEO सैटेलाइट इंटरनेट (OneWeb/Starlink/Jio SpaceFiber) बिना किसी जमीनी तार के सीधे अंतरिक्ष से हर स्कूल, पंचायत, प्राथमिक स्वास्थ्य केंद्र और सीमा चौकी को ब्रॉडबैंड से जोड़ते हैं।

खंड 07

सत्यापित UPSC CSE विगत वर्ष प्रश्न (Verified PYQs — Prelims एवं Mains)

नीचे IRNSS/NavIC, GPS अनुप्रयोगों और संचार उपग्रहों पर सीधे पूछे गए 3 वास्तविक UPSC CSE Prelims प्रश्न (2018 Q61, 2018 Q55 एवं 2018 Q95) और 2 वास्तविक UPSC मुख्य परीक्षा प्रश्न (2018 GS-I तथा 2015 GS-III) उनके मूल अंग्रेजी पाठ, विश्वसनीय हिंदी अनुवाद और आधिकारिक UPSC उत्तर कुंजी के साथ दिए गए हैं:

UPSC CSE Prelims 2018 (GS-I, Q61) कुंजी स्थिति: आधिकारिक UPSC उत्तर कुंजी से सत्यापित • मूल अंग्रेजी + हिंदी अनुवाद

Q1. भारतीय क्षेत्रीय संचालन उपग्रह प्रणाली (Indian Regional Navigation Satellite System — IRNSS / NavIC) के संदर्भ में, निम्नलिखित कथनों पर विचार कीजिए: 1. IRNSS के तीन उपग्रह भू-स्थिर (Geostationary) और चार उपग्रह भू-तुल्यकालिक (Geosynchronous) कक्षाओं में हैं। 2. IRNSS की व्याप्ति संपूर्ण भारत पर और इसकी सीमाओं के लगभग 5500 वर्ग किमी बाहर तक है। 3. 2019 के मध्य तक भारत की पूर्ण वैश्विक व्याप्ति (Full global coverage) के साथ अपनी उपग्रह संचालन प्रणाली होगी। उपर्युक्त कथनों में से कौन-सा/से सही है/हैं? (Original English: With reference to the Indian Regional Navigation Satellite System (IRNSS), consider the following statements: 1. IRNSS has three satellites in geostationary and four satellites in geosynchronous orbits. 2. IRNSS covers entire India and about 5500 sq. km beyond its borders. 3. India will have its own satellite navigation system with full global coverage by the middle of 2019. Which of the statements given above is/are correct?)

सही उत्तर: (a) केवल 1 (1 only)
विस्तृत व्याख्या:
• कथन 1 सही है: IRNSS/NavIC के 7 उपग्रहों के तारामंडल में 3 उपग्रह भू-स्थिर कक्षा (GEO — 32.5°E, 83°E, 131.5°E) और 4 उपग्रह झुकी हुई भू-तुल्यकालिक कक्षा (GSO — 29° झुकाव, 55°E व 111.75°E) में हैं।
• कथन 2 गलत है (UPSC का संख्या + मात्रक ट्रैप): IRNSS संपूर्ण भारत और इसकी सीमाओं से बाहर 1,500 किलोमीटर (रैखिक दूरी) तक के क्षेत्र को कवर करता है, न कि "5,500 वर्ग किमी (क्षेत्रफल)" को!
• कथन 3 गलत है: IRNSS/NavIC एक क्षेत्रीय (Regional) प्रणाली है; 2019 के मध्य तक पूर्ण वैश्विक प्रणाली बनाने की कोई योजना नहीं थी।

उत्तर एवं व्याख्या देखें (No-JS Fallback)

सही उत्तर: (a) केवल 1। कथन 2 गलत है (सीमा से 1500 km बाहर तक है, 5500 वर्ग किमी नहीं) और कथन 3 गलत है।

UPSC CSE Prelims 2018 (GS-I, Q55) कुंजी स्थिति: आधिकारिक UPSC उत्तर कुंजी से सत्यापित • मूल अंग्रेजी + हिंदी अनुवाद

Q2. निम्नलिखित में से किन क्षेत्रों में जी.पी.एस. (GPS) प्रौद्योगिकी का उपयोग किया जा सकता है? 1. मोबाइल फोन प्रचालन (Mobile phone operations) 2. बैंकिंग प्रचालन (Banking operations) 3. पावर ग्रिडों का नियंत्रण (Controlling the power grids) नीचे दिए गए कूट का प्रयोग कर सही उत्तर चुनिए: (Original English: In which of the following areas can GPS technology be used? 1. Mobile phone operations 2. Banking operations 3. Controlling the power grids Select the correct answer using the code given below:)

सही उत्तर: (d) 1, 2 और 3 (1, 2 and 3)
विस्तृत व्याख्या: GPS (तथा NavIC) केवल स्थिति और दिशा ही नहीं, बल्कि उपग्रहों पर लगी परमाणु घड़ियों से अति-सटीक समय संकेत (Nanosecond Timing synchronization — PNT) भी देता है। इस समय संकेत का उपयोग मोबाइल सेल टावरों के सिंक्रनाइज़ेशन व लोकेशन (1), बैंकिंग व वित्तीय लेनदेन की सटीक टाइम-स्टैम्पिंग (2), और राष्ट्रीय पावर ग्रिड में फेज़र मेजरमेंट यूनिट्स (PMUs) द्वारा बिजली की कला व आवृत्ति को नियंत्रित करने (3) — तीनों में किया जाता है!

उत्तर एवं व्याख्या देखें (No-JS Fallback)

सही उत्तर: (d) 1, 2 और 3।

UPSC CSE Prelims 2018 (GS-I, Q95) कुंजी स्थिति: आधिकारिक UPSC उत्तर कुंजी से सत्यापित • मूल अंग्रेजी + हिंदी अनुवाद

Q3. भारत के उपग्रह प्रक्षेपण यानों के संदर्भ में, निम्नलिखित कथनों पर विचार कीजिए: 1. PSLV से ऐसे उपग्रह प्रक्षेपित किए जाते हैं जो पृथ्वी के संसाधनों के मानीटरन में उपयोगी हैं, जबकि GSLV को मुख्यतः संचार उपग्रहों (Communication satellites) को प्रक्षेपित करने के लिए अभिकल्पित किया गया है। 2. PSLV द्वारा प्रक्षेपित उपग्रह पृथ्वी के किसी विशेष स्थान से देखने पर आकाश में सदैव एक ही स्थिति में स्थायी रूप से स्थिर रहते प्रतीत होते हैं। 3. GSLV Mk III एक चार-स्टेज वाला प्रक्षेपण यान है, जिसमें प्रथम और तृतीय चरणों में ठोस रॉकेट मोटरों का तथा द्वितीय और चतुर्थ चरणों में द्रव रॉकेट इंजनों का प्रयोग होता है। उपर्युक्त कथनों में से कौन-सा/से सही है/हैं?

सही उत्तर: (a) केवल 1 (1 only)
विस्तृत व्याख्या: संचार उपग्रहों (GSAT/INSAT/CMS) और द्वितीय पीढ़ी के NavIC उपग्रहों (NVS-01, NVS-02, NVS-03) को मुख्यतः GSLV और LVM3 द्वारा भू-तुल्यकालिक स्थानांतरण कक्षा (GTO) में छोड़ा जाता है जहाँ से वे 35,786 km की GEO/GSO कक्षा में पहुँचते हैं (कथन 1 सही)। पृथ्वी से देखने पर आकाश में एक ही स्थान पर स्थिर केवल GEO संचार/मौसम उपग्रह दिखते हैं, न कि PSLV के ध्रुवीय उपग्रह (कथन 2 गलत)।

उत्तर एवं व्याख्या देखें (No-JS Fallback)

सही उत्तर: (a) केवल 1।

मुख्य परीक्षा के वास्तविक विगत वर्ष प्रश्न (2018 GS-I तथा 2015 GS-III) व पूर्ण आदर्श उत्तर

मुख्य परीक्षा सत्यापित PYQ 1 (UPSC CSE Mains GS-I 2018, Q4 | 10 अंक, 150 शब्द — 2026 NVS-03 अद्यतन सहित): "भारत की अपनी क्षेत्रीय नौवहन उपग्रह प्रणाली (IRNSS / NavIC) की आवश्यकता क्यों है? यह नौवहन में किस प्रकार सहायक है?" (Why is India's Regional Navigation Satellite System (IRNSS) needed? How does it help in navigation?)

उत्तर संरचना (Model Answer):

भूमिका (Introduction): ISRO द्वारा विकसित IRNSS (परिचालन नाम: NavIC) एक स्वतंत्र क्षेत्रीय उपग्रह नौवहन प्रणाली है जो संपूर्ण भारत और इसकी सीमा से 1,500 किमी बाहर तक सटीक स्थिति, नौवहन और समय (PNT) सेवाएँ प्रदान करती है।
भारत को अपनी स्वतंत्र प्रणाली (NavIC) की आवश्यकता क्यों पड़ी?
1. सामरिक स्वायत्तता (कारगिल 1999 का सबक): विदेशी GNSS प्रणालियाँ (जैसे अमेरिकी GPS) विदेशी सैन्य नियंत्रण में होती हैं और संघर्ष के समय भारत को उनके संकेत देने से रोका (Signal denial/spoofing) जा सकता है। सटीक-निर्देशित मिसाइलों (ब्रह्मोस, अग्नि), ड्रोन और सैन्य मूवमेंट के लिए स्वदेशी Restricted Service (RS) अनिवार्य है।
2. भूमध्यरेखीय आयनमंडलीय सटीकता: भारत भूमध्यरेखीय आयनमंडलीय विसंगति क्षेत्र में आता है जहाँ एकल-आवृत्ति GPS सिग्नल में अधिक त्रुटि होती है; NavIC अपने द्वि/त्रि-आवृत्ति संकेतों (L5, S और अब NVS शृंखला में L1 बैंड) तथा भारत के ठीक ऊपर उच्च कोण पर स्थित GEO/GSO उपग्रहों के कारण भारतीय क्षेत्र में GPS से अधिक सटीकता देता है।
नौवहन एवं नागरिक जीवन में सहायता (2026 NVS-03 अपडेट): (i) स्थलीय, समुद्री व हवाई नौवहन: सभी वाणिज्यिक वाहनों (AIS-140), स्मार्टफोन (L1 बैंड) और रेलवे (RTIS) की रीयल-टाइम ट्रैकिंग; (ii) मछुआरों की सुरक्षा: S-बैंड ब्रॉडकास्ट मैसेजिंग द्वारा गहरे समुद्र में चक्रवात व सीमा (IMBL) चेतावनी; (iii) NVS-01 से NVS-03 (30 अक्टूबर 2026, GSLV-F18): स्वदेशी रुबिडियम परमाणु घड़ी और L1 बैंड के साथ 12-वर्षीय निर्बाध सेवा (PIB 01 Nov 2026)।

मुख्य परीक्षा सत्यापित PYQ 2 (UPSC CSE Mains GS-III 2015, Q11 | 12.5 अंक, 200 शब्द): "जी.पी.एस. (GPS) युग में 'मानक स्थिति निर्धारण प्रणाली' (Standard Positioning System) और 'सटीक स्थिति निर्धारण प्रणाली' (Precision Positioning System) से आप क्या समझते हैं? केवल सात उपग्रहों का उपयोग करते हुए अपने महत्वाकांक्षी IRNSS कार्यक्रम से भारत क्या लाभ देखता है, चर्चा कीजिए।"

उत्तर संरचना (Model Answer):

SPS बनाम PPS (अथवा NavIC में SPS बनाम RS):
1. मानक स्थिति निर्धारण प्रणाली (Standard Positioning System — SPS): यह बिना किसी शुल्क या एन्क्रिप्शन के सभी नागरिक उपयोगकर्ताओं (स्मार्टफोन, विमानन, कृषि, वाहन नेविगेशन) के लिए उपलब्ध खुली सेवा है (सटीकता ~5–10 मीटर)।
2. सटीक/प्रतिबंधित स्थिति निर्धारण प्रणाली (PPS / Restricted Service — RS): यह क्रिप्टोग्राफिक रूप से एन्क्रिप्टेड और जैमिंग-रोधी (Anti-jamming/Anti-spoofing) सेवा है जो केवल अधिकृत सैन्य और राष्ट्रीय सुरक्षा उपयोगकर्ताओं को उप-मीटर (<0.5–1 मीटर) सटीकता प्रदान करती है।
मात्र 7 उपग्रहों से IRNSS/NavIC की दक्षता का वैज्ञानिक रहस्य: जहाँ अमेरिकी GPS को MEO (~20,200 km) में घूमने के कारण वैश्विक कवरेज के लिए 24–31 उपग्रहों की आवश्यकता होती है, वहीं भारत ने अपने सभी 7 उपग्रहों को 35,786 km की GEO (3 उपग्रह) और 29° झुकी हुई GSO (4 उपग्रह) कक्षाओं में रखा है। चूँकि इनका परिक्रमण काल पृथ्वी के घूर्णन काल (23 घंटे 56 मिनट) के बराबर है, इसलिए ये सातों उपग्रह भारत के आकाश से कभी ओझल नहीं होते और मात्र ₹1,420 करोड़ की प्रारंभिक लागत में पूरे भारत व हिंद महासागर पर 24×7 कवरेज देते हैं।

खंड 08

अभ्यास प्रश्न: 17 नए UPSC-स्तरीय प्रारंभिक MCQs एवं 3 अतिरिक्त मुख्य परीक्षा मॉडल उत्तर

नीचे UPSC CSE 2027 के नवीनतम पैटर्न पर आधारित 17 पूर्णतः मौलिक अभ्यास MCQs (प्रश्न 4 से 20, कुल 20 इंटरैक्टिव कार्ड) दिए गए हैं:

अभ्यास प्रश्न 01 (Q4) • GSLV-F18 / NVS-03 एवं द्वितीय-पीढ़ी NavIC (PIB नवंबर 2026) UPSC CSE 2027 सर्वोच्च-संभाव्यता समसामयिक प्रश्न

Q4. भारत की द्वितीय पीढ़ी के नेविगेशन उपग्रहों (NVS-01, NVS-02 और हाल ही में अक्टूबर 2026 में GSLV-F18 द्वारा प्रक्षेपित NVS-03) के संदर्भ में निम्नलिखित कथनों पर विचार कीजिए: 1. प्रथम पीढ़ी के IRNSS उपग्रहों में प्रयुक्त L5 और S बैंड के अतिरिक्त, NVS शृंखला के उपग्रहों में नागरिक उपयोग और स्मार्टफोन संगतता को बढ़ाने के लिए 'L1' आवृत्ति बैंड भी शामिल किया गया है। 2. इनमें सटीक समय आकलन के लिए अंतरिक्ष अनुप्रयोग केंद्र (SAC, अहमदाबाद) द्वारा स्वदेशी रूप से विकसित 'रुबिडियम परमाणु घड़ी' (Rubidium Atomic Clock) लगाई गई है। 3. GSLV-F18 द्वारा भू-तुल्यकालिक स्थानांतरण कक्षा (GTO) में स्थापित किए जाने के बाद, NVS-03 ने ऑन-बोर्ड 'लिक्विड अपोजी मोटर' (LAM) द्वारा चार कक्षीय युक्तिचालन पूरे कर 4 नवंबर 2026 को झुकी हुई भू-तुल्यकालिक कक्षा (GSO) प्राप्त की। उपर्युक्त में से कितने कथन सही हैं?

सही उत्तर: (c) सभी तीन
व्याख्या: तीनों कथन पूर्णतः सही हैं (PIB Factsheet Id=151153, 01 नवंबर 2026 एवं PIB PRID=2331077)। 30 अक्टूबर 2026 को GSLV-F18 ने NVS-03 को GTO में स्थापित किया; 4 नवंबर तक चार कक्षीय युक्तिचालन पूरे होने की इसरो ने पुष्टि की। यह NVS-02 की स्थिति से भिन्न है, जिसका कक्षा-उत्थापन सफल नहीं हुआ था।

अभ्यास प्रश्न 02 (Q5) • GAGAN (SBAS) प्रणाली UPSC CSE 2027 अवधारणात्मक प्रश्न

Q5. 'गगन' (GAGAN — GPS Aided GEO Augmented Navigation) प्रणाली के संदर्भ में निम्नलिखित कथनों पर विचार कीजिए: 1. इसे भारतीय अंतरिक्ष अनुसंधान संगठन (ISRO) और भारतीय विमानपत्तन प्राधिकरण (AAI) द्वारा संयुक्त रूप से विकसित किया गया है। 2. यह GPS से पूर्णतः स्वतंत्र एक वैश्विक उपग्रह तारामंडल है जिसमें 24 उपग्रह मध्य भू-कक्षा (MEO) में परिक्रमा करते हैं। 3. यह आयनमंडलीय विक्षोभों, उपग्रह घड़ी के झुकाव और कक्षीय त्रुटियों के लिए सुधार संकेत (Correction signals) प्रसारित कर नागरिक विमानन में सटीक लैंडिंग और नेविगेशन सुरक्षा को बढ़ाता है। उपर्युक्त में से कौन-से कथन सही हैं?

सही उत्तर: (b) केवल 1 और 3
व्याख्या: कथन 1 और 3 सही हैं। कथन 2 गलत है क्योंकि GAGAN कोई 24-उपग्रहों वाला स्वतंत्र MEO तारामंडल नहीं है; यह एक उपग्रह-आधारित संवर्धन प्रणाली (SBAS) है जो भू-स्थिर संचार उपग्रहों (GSAT-8, GSAT-10, GSAT-15) पर लगे पेलोड और 15 जमीनी संदर्भ स्टेशनों (INRES) की मदद से GPS संकेतों की त्रुटियों को सुधारती है।

अभ्यास प्रश्न 03 (Q6) • CMS-03 / GSAT-7R एवं GSAT-N2 (PIB 2025–2026) UPSC CSE 2027 रक्षा एवं संचार समसामयिकी

Q6. भारत के हालिया संचार उपग्रह मिशनों के संदर्भ में निम्नलिखित कथनों पर विचार कीजिए: 1. नवंबर 2025 में LVM3-M5 द्वारा प्रक्षेपित 'CMS-03' (जिसे GSAT-7R भी कहा जाता है) भारतीय भूमि से भू-तुल्यकालिक स्थानांतरण कक्षा (GTO) में प्रक्षेपित अब तक का सबसे भारी (~4,400 किग्रा) संचार उपग्रह है और यह भारतीय नौसेना (Indian Navy) के लिए समर्पित है। 2. 'GSAT-N2' (GSAT-20) न्यूस्पेस इंडिया लिमिटेड (NSIL) का एक Ka-बैंड हाई-थ्रूपुट उपग्रह (HTS) है जो अंडमान-निकोबार और लक्षद्वीप सहित पूरे भारत में ~48 Gbps की ब्रॉडबैंड क्षमता और इन-फ्लाइट कनेक्टिविटी (IFMC) प्रदान करता है। उपर्युक्त में से कौन-सा/से कथन सही है/हैं?

सही उत्तर: (c) 1 और 2 दोनों
व्याख्या: दोनों कथन पूर्णतः सही हैं (PIB Release PRID=2329355, 28 अक्टूबर 2026 एवं PIB PRID=2185397)।

अभ्यास प्रश्न 04 (Q7) • 3D ट्रायलैटरेशन के लिए न्यूनतम 4 उपग्रह क्यों? UPSC CSE 2027 भौतिकी-आधारित प्रश्न

Q7. किसी GPS या NavIC रिसीवर (जैसे स्मार्टफोन) को पृथ्वी पर उपयोगकर्ता की सटीक त्रि-आयामी स्थिति (अक्षांश, देशांतर और ऊँचाई) की गणना करने के लिए एक ही समय में कम-से-कम चार (4) उपग्रहों से संकेत प्राप्त करना क्यों आवश्यक होता है?

सही उत्तर: (b)
व्याख्या: गणितीय रूप से 4 अज्ञात राशियों — अक्षांश (x), देशांतर (y), ऊँचाई (z) और रिसीवर घड़ी की समय त्रुटि (Δt) — के समीकरणों को हल करने के लिए न्यूनतम 4 उपग्रहों से स्यूडो-रेंज (Pseudorange) मापन अनिवार्य होता है।

अभ्यास प्रश्न 05 (Q8) • वैश्विक नेविगेशन प्रणालियाँ (युग्म मिलान) UPSC CSE 2027 युग्म-मिलान पैटर्न

Q8. विश्व की उपग्रह नौवहन प्रणालियों और उनसे संबंधित देशों/संस्थाओं के संदर्भ में निम्नलिखित युग्मों पर विचार कीजिए: (नौवहन प्रणाली : देश / संस्था) 1. गैलीलियो (Galileo) : यूरोपीय संघ (EU / ESA) 2. ग्लोनास (GLONASS) : रूस 3. बेइदोउ (BeiDou) : चीन 4. मिचिबिकी (QZSS) : जापान उपर्युक्त में से कितने युग्म सही सुमेलित हैं?

सही उत्तर: (d) सभी चार
व्याख्या: चारों युग्म पूर्णतः सही सुमेलित हैं। GPS (अमेरिका), GLONASS (रूस), Galileo (यूरोपीय संघ) और BeiDou (चीन) चार वैश्विक GNSS प्रणालियाँ हैं, जबकि भारत का NavIC और जापान का QZSS ('Michibiki') क्षेत्रीय प्रणालियाँ हैं।

अभ्यास प्रश्न 06 (Q9) • 'रेन फेड' (Rain Fade) एवं आवृत्ति बैंड UPSC CSE 2027 दैनिक विज्ञान प्रश्न

Q9. मानसून के दौरान जब मूसलाधार बारिश होती है, तो घरों में लगे डायरेक्ट-टू-होम (DTH) टेलीविजन सेट-टॉप बॉक्स पर अक्सर "No Signal" दिखने लगता है (जिसे 'Rain Fade' कहते हैं)। इस परिघटना का प्राथमिक वैज्ञानिक कारण क्या है?

सही उत्तर: (a)
व्याख्या: 10 GHz से ऊपर की आवृत्तियों (विशेषकर Ku-बैंड [12–18 GHz] और Ka-बैंड [26.5–40 GHz]) में तरंगदैर्ध्य मिलीमीटर से कुछ सेंटीमीटर होती है, जो वायुमंडल में गिरती वर्षा की बूँदों के आकार के बराबर होती है। परिणामस्वरूप वर्षा की बूँदें सिग्नल को सोख लेती हैं और बिखेर देती हैं (Rain attenuation / Rain fade)। कम आवृत्ति वाले C-बैंड (4–8 GHz, तरंगदैर्ध्य ~3.7–7.5 cm) पर बारिश का असर बहुत कम होता है।

अभ्यास प्रश्न 07 (Q10) • हाई-थ्रूपुट उपग्रह (HTS) एवं स्पॉट बीम UPSC CSE 2027 दूरसंचार तकनीक प्रश्न

Q10. पारंपरिक संचार उपग्रहों की तुलना में 'हाई-थ्रूपुट उपग्रह' (High-Throughput Satellites — HTS, जैसे भारत के GSAT-11, GSAT-19, GSAT-29 और GSAT-N2) कई गुना अधिक डेटा स्पीड और बैंडविड्थ क्षमता कैसे प्रदान करते हैं?

सही उत्तर: (c)
व्याख्या: HTS उपग्रहों की मुख्य तकनीक 'Spot-Beam Technology & Frequency Reuse' है (PIB सितंबर 2025 `PRID=2170091`)। जैसे GSAT-N2 अपने 32 संकीर्ण Ka-बैंड स्पॉट बीमों में एक ही स्पेक्ट्रम का बार-बार उपयोग कर 48 Gbps का थ्रूपुट देता है।

अभ्यास प्रश्न 08 (Q11) • GEO बनाम LEO सैटेलाइट इंटरनेट UPSC CSE 2027 तुलनात्मक प्रश्न

Q11. भू-स्थिर कक्षा (GEO — 35,786 km) पर आधारित सैटेलाइट इंटरनेट की तुलना में निम्न भू-कक्षा (LEO — 500 से 1,200 km, जैसे OneWeb या Starlink) पर आधारित सैटेलाइट इंटरनेट के संदर्भ में निम्नलिखित कथनों पर विचार कीजिए: 1. पृथ्वी के बहुत निकट होने के कारण LEO उपग्रहों में सिग्नल विलंबता (Latency / Ping time) GEO उपग्रहों की तुलना में बहुत कम (~25–40 ms बनाम ~600 ms) होती है। 2. एक अकेला LEO उपग्रह पृथ्वी के एक-तिहाई हिस्से को स्थायी रूप से कवर कर सकता है, इसलिए वैश्विक कवरेज के लिए केवल 3 LEO उपग्रह पर्याप्त होते हैं। 3. LEO उपग्रह भूमध्य रेखा के अलावा ध्रुवीय और उच्च-अक्षांश क्षेत्रों में भी तीव्र ब्रॉडबैंड कवरेज दे सकते हैं। उपर्युक्त में से कौन-से कथन सही हैं?

सही उत्तर: (b) केवल 1 और 3
व्याख्या: कथन 1 और 3 सही हैं। कथन 2 गलत है क्योंकि केवल 3 उपग्रहों से वैश्विक कवरेज GEO (35,786 km) में मिलता है; LEO में कम ऊँचाई होने से एक उपग्रह का दृश्य क्षेत्र छोटा होता है और वह ~90–100 मिनट में पृथ्वी का चक्कर लगाता है, इसलिए निरंतर कवरेज के लिए सैकड़ों से हजारों LEO उपग्रहों का तारामंडल आवश्यक होता है।

अभ्यास प्रश्न 09 (Q12) • IDRSS (Indian Data Relay Satellite System) UPSC CSE 2027 गगनयान व BAS प्रश्न

Q12. ISRO द्वारा विकसित की जा रही 'भारतीय डेटा रिले उपग्रह प्रणाली' (IDRSS) का प्राथमिक उद्देश्य क्या है?

सही उत्तर: (a)
व्याख्या: 400 km की LEO कक्षा में घूमता हुआ गगनयान हर 90 मिनट में पृथ्वी की परिक्रमा करता है, जिससे वह अधिकांश समय भारतीय ग्राउंड स्टेशनों की सीधी दृष्टि-रेखा (Line of sight) से बाहर रहता है। 35,786 km की GEO कक्षा में स्थित 2 IDRSS उपग्रह अंतरिक्ष से ही गगनयान के सिग्नल पकड़कर बेंगलुरु स्थित ISTRAC कंट्रोल सेंटर को 24×7 रिले करेंगे (NASA के TDRS की तर्ज पर)।

अभ्यास प्रश्न 10 (Q13) • उपग्रह परमाणु घड़ियाँ एवं सापेक्षता (Relativity) UPSC CSE 2027 भौतिकी + अंतरिक्ष प्रश्न

Q13. नेविगेशन उपग्रहों (जैसे GPS और NavIC) में लगी परमाणु घड़ियों (Atomic Clocks) के संदर्भ में निम्नलिखित कथनों पर विचार कीजिए: 1. प्रकाश की गति अत्यधिक (~3 × 10⁸ m/s) होने के कारण, उपग्रह की घड़ी में मात्र 1 माइक्रोसेकंड (10⁻⁶ सेकंड) की त्रुटि से भी जमीन पर स्थिति की गणना में लगभग 300 मीटर की त्रुटि उत्पन्न हो सकती है। 2. आइंस्टीन के विशेष और सामान्य सापेक्षता सिद्धांत (Special and General Relativity) के कारण अंतरिक्ष में तेजी से घूमते और कम गुरुत्वाकर्षण में स्थित उपग्रह की घड़ियाँ पृथ्वी की सतह की घड़ियों की तुलना में प्रतिदिन कुछ माइक्रोसेकंड अलग चलती हैं, जिसे उपग्रह सॉफ्टवेयर द्वारा निरंतर संशोधित करना पड़ता है। उपर्युक्त में से कौन-सा/से कथन सही है/हैं?

सही उत्तर: (c) 1 और 2 दोनों
व्याख्या: दोनों कथन पूर्णतः सही हैं! GPS/NavIC दैनिक जीवन में आइंस्टीन के सापेक्षता सिद्धांत का सबसे बड़ा व्यावहारिक प्रमाण है: उच्च कक्षीय वेग के कारण (विशेष सापेक्षता) उपग्रह घड़ी प्रतिदिन ~7 माइक्रोसेकंड धीमी होती है, जबकि पृथ्वी से दूर कमजोर गुरुत्वाकर्षण के कारण (सामान्य सापेक्षता) प्रतिदिन ~45 माइक्रोसेकंड तेज चलती है — कुल ~38 माइक्रोसेकंड/दिन का यह अंतर न सुधारा जाए तो GPS हर दिन ~11 किमी भटक जाएगा!

अभ्यास प्रश्न 11 (Q14) • अपलिंक बनाम डाउनलिंक आवृत्ति UPSC CSE 2027 संचार अभियांत्रिकी प्रश्न

Q14. उपग्रह संचार में पृथ्वी से उपग्रह को भेजे जाने वाले संकेत की 'अपलिंक आवृत्ति' (Uplink frequency — जैसे C-बैंड में 6 GHz) को उपग्रह से पृथ्वी पर वापस भेजे जाने वाले संकेत की 'डाउनलिंक आवृत्ति' (Downlink frequency — जैसे 4 GHz) से भिन्न और उच्च क्यों रखा जाता है? 1. अपलिंक और डाउनलिंक आवृत्तियाँ अलग-अलग होने से उपग्रह के ट्रांसपोंडर में दोनों संकेतों के बीच आपसी व्यतिकरण (Self-interference / Jamming) नहीं होता। 2. उच्च आवृत्ति की तरंगों में वायुमंडलीय ऊर्जा ह्रास (Attenuation) अधिक होता है; पृथ्वी के ग्राउंड स्टेशन के पास उच्च शक्ति उपलब्ध होती है, जबकि उपग्रह के पास सीमित सौर ऊर्जा होने से वह कम शक्ति खपत वाली निम्न डाउनलिंक आवृत्ति का उपयोग करता है। उपर्युक्त में से कौन-सा/से कथन सही है/हैं?

सही उत्तर: (b) 1 और 2 दोनों
व्याख्या: दोनों कथन पूर्णतः सही हैं। सभी संचार बैंडों में Uplink > Downlink का नियम लागू होता है (जैसे C-बैंड: 6/4 GHz; Ku-बैंड: 14/12 GHz; Ka-बैंड: 30/20 GHz)।

अभ्यास प्रश्न 12 (Q15) • 'नभमित्र' (Nabhmitra) एवं मत्स्य सुरक्षा UPSC CSE 2027 अनुप्रयोग प्रश्न

Q15. ISRO (अंतरिक्ष अनुप्रयोग केंद्र, अहमदाबाद) द्वारा विकसित 'नभमित्र' (Nabhmitra) उपकरण किस उद्देश्य के लिए प्रयोग किया जाता है?

सही उत्तर: (d)
व्याख्या: 'नभमित्र' (तथा 'जेमित्र') मछुआरों की नावों पर लगने वाला उपग्रह-आधारित संचार और NavIC नेविगेशन उपकरण है जो आपातकालीन स्थिति में एक बटन दबाते ही तटरक्षक बल (Coast Guard) को नाव की सटीक लोकेशन के साथ SOS संदेश भेज सकता है।

अभ्यास प्रश्न 13 (Q16) • NavIC में द्वि-आवृत्ति (L5 + S) का वैज्ञानिक उद्देश्य UPSC CSE 2027 तकनीकी प्रश्न

Q16. NavIC उपग्रहों में स्थिति निर्धारण के लिए एक के बजाय दो या तीन अलग-अलग आवृत्ति बैंडों (L1, L5 और S बैंड) में एक साथ संकेत क्यों प्रसारित किए जाते हैं?

सही उत्तर: (c)
व्याख्या: आयनमंडल एक परिक्षेपी माध्यम (Dispersive medium) है जिसमें अलग-अलग आवृत्ति की तरंगों में अलग-अलग देरी होती है। दो आवृत्तियों (Dual-frequency: L5 + S या L1 + L5) के पहुँचने के समय के अंतर की गणना कर रिसीवर आयनमंडलीय त्रुटि को तुरंत हटा देता है।

अभ्यास प्रश्न 14 (Q17) • डायरेक्ट-टू-मोबाइल (D2M) एवं डायरेक्ट-टू-सेल (BlueBird) UPSC CSE 2027 उभरती संचार तकनीक

Q17. हाल ही में चर्चा में रही 'डायरेक्ट-टू-मोबाइल' (D2M) और 'डायरेक्ट-टू-सेल' (Direct-to-Cell — जैसे LVM3-M6 द्वारा प्रक्षेपित BlueBird Block-2) प्रौद्योगिकियों के संदर्भ में निम्नलिखित कथनों पर विचार कीजिए: 1. 'डायरेक्ट-टू-सेल' उपग्रह अंतरिक्ष में 'सेल टावर' की तरह कार्य करते हैं, जो बिना किसी विशेष सैटेलाइट फोन या बड़ी डिश के सीधे सामान्य 4G/5G स्मार्टफोन्स को दूरदराज के क्षेत्रों में कनेक्टिविटी दे सकते हैं। 2. 'D2M' (Direct-to-Mobile) प्रसारण तकनीक एफएम रेडियो की तर्ज पर बिना सक्रिय इंटरनेट डेटा पैक या मोबाइल नेटवर्क कंजेशन के सीधे स्मार्टफोन पर मल्टीमीडिया कंटेंट और आपातकालीन आपदा चेतावनियाँ प्रसारित करने में सक्षम बनाती है। उपर्युक्त में से कौन-सा/से कथन सही है/हैं?

सही उत्तर: (a) 1 और 2 दोनों
व्याख्या: दोनों कथन पूर्णतः सही हैं। IIT कानपुर, सांख्य लैब्स और प्रसार भारती द्वारा परीक्षित D2M तथा उपग्रह-आधारित Direct-to-Cell तकनीकें आपदा संचार और ग्रामीण कनेक्टिविटी में क्रांतिकारी बदलाव ला रही हैं।

अभ्यास प्रश्न 15 (Q18) • जीपीएस स्पूफिंग (GPS Spoofing) बनाम जैमिंग (Jamming) UPSC CSE 2027 साइबर-अंतरिक्ष सुरक्षा प्रश्न

Q18. आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक युद्ध और नागरिक उड्डयन सुरक्षा में अक्सर चर्चा में रहने वाले 'GNSS जैमिंग' (Jamming) और 'GNSS स्पूफिंग' (Spoofing) के बीच मुख्य अंतर क्या है?

सही उत्तर: (b)
व्याख्या: जैमिंग में पायलट को तुरंत पता चल जाता है कि GPS सिग्नल खो गया है, किंतु स्पूफिंग (Spoofing) कहीं अधिक खतरनाक होती है क्योंकि इसमें रिसीवर को लगता है कि सिग्नल सही है जबकि वह विमान या ड्रोन को सैकड़ों किलोमीटर गलत रास्ते पर ले जा रहा होता है। NavIC का एन्क्रिप्टेड RS सिग्नल और बहु-तारामंडल (GPS + NavIC + GLONASS) रिसीवर स्पूफिंग से सुरक्षा देते हैं।

अभ्यास प्रश्न 16 (Q19) • IMO एवं 3GPP द्वारा NavIC की अंतरराष्ट्रीय मान्यता UPSC CSE 2027 अंतरराष्ट्रीय मानक प्रश्न

Q19. भारत की स्वदेशी नौवहन प्रणाली 'NavIC' को प्राप्त अंतरराष्ट्रीय मान्यताओं के संदर्भ में निम्नलिखित कथनों पर विचार कीजिए: 1. अंतरराष्ट्रीय समुद्री संगठन (IMO) ने हिंद महासागर क्षेत्र में जहाजों के नौवहन हेतु 'World-Wide Radio Navigation System' (WWRNS) के एक घटक के रूप में NavIC को मान्यता प्रदान की है। 2. वैश्विक मोबाइल दूरसंचार मानक संस्था '3GPP' (3rd Generation Partnership Project) ने 5G और सेल्यूलर उपकरणों के लिए NavIC को अपने वैश्विक मानकों में शामिल किया है। उपर्युक्त में से कौन-सा/से कथन सही है/हैं?

सही उत्तर: (c) 1 और 2 दोनों
व्याख्या: दोनों कथन सही हैं। IMO ने अमेरिका, रूस और चीन के बाद भारत के NavIC को WWRNS के रूप में मान्यता दी है, और 3GPP की मंजूरी से क्वालकॉम/मीडियाटेक/एप्पल ने अपने मोबाइल चिपसेट में NavIC को एकीकृत किया है।

अभ्यास प्रश्न 17 (Q20) • उपग्रह संचार आवृत्ति बैंडों का बढ़ता क्रम UPSC CSE 2027 स्पेक्ट्रम क्रम प्रश्न

Q20. उपग्रह संचार और नौवहन में प्रयुक्त निम्नलिखित माइक्रोवेव आवृत्ति बैंडों को उनकी आवृत्ति (Frequency in GHz) के बढ़ते हुए क्रम (Increasing order of frequency) में व्यवस्थित कीजिए: 1. Ku-बैंड (Ku-band) 2. L-बैंड (L-band) 3. C-बैंड (C-band) 4. Ka-बैंड (Ka-band) नीचे दिए गए कूट का प्रयोग कर सही उत्तर चुनिए:

सही उत्तर: (d) 2 < 3 < 1 < 4 (L < C < Ku < Ka)
व्याख्या: आवृत्ति का बढ़ता क्रम (IEEE मानक): L-बैंड (1–2 GHz) < S-बैंड (2–4 GHz) < C-बैंड (4–8 GHz) < X-बैंड (8–12 GHz) < Ku-बैंड (12–18 GHz) < K-बैंड (18–26.5 GHz) < Ka-बैंड (26.5–40 GHz)। अतः 2 < 3 < 1 < 4 सही है।

अतिरिक्त मुख्य परीक्षा अभ्यास प्रश्न एवं मॉडल उत्तर (GS-III)

अभ्यास मुख्य परीक्षा प्रश्न 3 (GS-III — द्वितीय पीढ़ी NavIC: NVS-01 से NVS-05 | 15 अंक, 250 शब्द): "अक्टूबर 2026 में प्रक्षेपित 'GSLV-F18 / NVS-03' मिशन के आलोक में, प्रथम पीढ़ी के IRNSS उपग्रहों की तुलना में द्वितीय पीढ़ी के NavIC उपग्रहों (NVS शृंखला) में किए गए प्रमुख तकनीकी सुधारों और भारत की डिजिटल व रणनीतिक अर्थव्यवस्था पर उनके प्रभाव का परीक्षण कीजिए।"

उत्तर संरचना:

भूमिका (PIB 01 नवंबर 2026 `Id=151153`): 30 अक्टूबर 2026 को GSLV-F18 द्वारा NVS-03 के सफल प्रक्षेपण ने भारत की द्वितीय-पीढ़ी की नेविगेशन शृंखला (NVS-01 से NVS-05) को नई मजबूती दी है।
प्रथम पीढ़ी (IRNSS-1) की तुलना में NVS शृंखला के 4 बड़े तकनीकी सुधार:
1. L1 नागरिक बैंड (1575.42 MHz) का समावेश: पुराने उपग्रह केवल L5 और S बैंड भेजते थे; नया इंटरऑपरेबल L1 बैंड जोड़ने से दुनिया का हर स्मार्टफोन, स्मार्टवॉच और छोटा IoT ट्रैकर बिना महँगे हार्डवेयर बदलाव के NavIC पकड़ सकता है।
2. स्वदेशी रुबिडियम परमाणु घड़ी (SAC अहमदाबाद): प्रथम पीढ़ी में आयातित घड़ियों की विफलता से सबक लेकर पूर्णतः स्वदेशी परमाणु घड़ियों का एकीकरण, जिससे विदेशी आपूर्ति शृंखला पर निर्भरता समाप्त हुई।
3. लंबा जीवनकाल और भारी बस: PSLV के स्थान पर GSLV से प्रक्षेपण (~2,250 kg भार) और मिशन जीवनकाल 10 वर्ष से बढ़कर 12 वर्ष।
4. बेहतर L5/S कूट और C-बैंड रेंजिंग: जैमिंग और स्पूफिंग के विरुद्ध उच्च सुरक्षा।
आर्थिक व रणनीतिक प्रभाव: पावर ग्रिड और 5G नेटवर्क समय-सिंक्रनाइज़ेशन, आधार जियो-टैगिंग, रेलवे RTIS/कवच, आपदा चेतावनी ('सचेत' व 'नभमित्र') और हिंद महासागर में अबाध सामरिक स्वायत्तता।

अभ्यास मुख्य परीक्षा प्रश्न 4 (GS-III — सैटेलाइट ब्रॉडबैंड एवं डिजिटल समावेशन | 10 अंक, 150 शब्द): "भारत के दुर्गम और सीमावर्ती क्षेत्रों में डिजिटल विभाजन को समाप्त करने में 'हाई-थ्रूपुट भू-स्थिर उपग्रहों (GSAT-N2)' और 'निम्न भू-कक्षा (LEO) उपग्रह तारामंडलों' की पूरक भूमिकाओं का विश्लेषण कीजिए।"

उत्तर संरचना:

स्थलीय फाइबर की सीमा: हिमालयी सीमावर्ती गाँवों, पूर्वोत्तर, वामपंथी उग्रवाद प्रभावित वनों और द्वीप समूहों में ऑप्टिकल फाइबर बिछाना और प्राकृतिक आपदाओं में उसे चालू रखना कठिन है।
GEO HTS (GSAT-N2 — 48 Gbps Ka-band) बनाम LEO तारामंडल की पूरकता: GEO HTS उपग्रह कम लागत में विशाल क्षेत्र, उड़ानों (IFMC), समुद्री जहाजों और ग्राम पंचायत VSAT को स्थिर ब्रॉडबैंड देते हैं; जबकि LEO तारामंडल (550–1,200 km) मात्र 25–40 ms की अति-निम्न विलंबता (Low latency) देकर टेली-मेडिसिन, रक्षा बॉर्डर आउटपोस्ट और 5G बैकहॉल को गति देते हैं।
नीतिगत सक्षमकर्ता: दूरसंचार अधिनियम 2023 के तहत प्रशासनिक स्पेक्ट्रम आवंटन और IN-SPACe की सिंगल-विंडो मंजूरी।

अभ्यास मुख्य परीक्षा प्रश्न 5 (GS-III — GAGAN एवं नागरिक उड्डयन आधुनिकता | 10 अंक, 150 शब्द): "'गगन' (GAGAN) प्रणाली क्या है? यह भारत के क्षेत्रीय हवाई संपर्क (UDAN) और गैर-विमानन क्षेत्रों को किस प्रकार सशक्त बना रही है?"

उत्तर संरचना:

GAGAN का स्वरूप: ISRO और AAI द्वारा निर्मित उपग्रह-आधारित संवर्धन प्रणाली (SBAS) जो GSAT-8, 10 व 15 तथा 15 जमीनी स्टेशनों के माध्यम से GPS की सटीकता को ~20 m से सुधारकर ~1.5 m (ऊर्ध्वाधर मार्गदर्शन APV-1 सहित) करती है।
UDAN एवं विमानन लाभ: छोटे शहरों के टियर-2/3 हवाई अड्डों पर महँगे जमीनी 'इंस्ट्रूमेंट लैंडिंग सिस्टम' (ILS) लगाए बिना ही खराब मौसम व कम दृश्यता में विमानों की सुरक्षित लैंडिंग, ईंधन की बचत और सीधा हवाई मार्ग।
गैर-विमानन अनुप्रयोग: भारतीय रेलवे में ट्रेनों की रीयल-टाइम ट्रैकिंग और मानवरहित क्रॉसिंग चेतावनी, उपग्रह-आधारित राजमार्ग टोलिंग (GNSS Toll Collection) और सटीक कृषि।

खंड 09

त्वरित पुनरावृत्ति तालिका (Quick Revision Matrix)

उपग्रह / प्रणाली	प्रक्षेपण एवं कक्षा	प्रयुक्त बैंड / तकनीक	प्रमुख परीक्षा बिंदु (UPSC Prelims 2027)
NavIC (IRNSS मूल 7 उपग्रह)	3 GEO (0°) + 4 GSO (29° झुकाव) 35,786 km • PSLV	L5 (1176.45 MHz) + S बैंड (2492.028 MHz)	कवरेज: संपूर्ण भारत + सीमा से 1,500 km बाहर तक (UPSC 2018 Q61); दो सेवाएँ: नागरिक SPS एवं सैन्य RS।
NVS-01, NVS-02 एवं NVS-03	NVS-01 (मई 2023, GSLV-F12) NVS-02 (जनवरी 2025, GSLV-F15) NVS-03 (30 अक्टूबर 2026, GSLV-F18)	L1 (1575.42 MHz) + L5 + S बैंड + C-बैंड रेंजिंग + स्वदेशी रुबिडियम परमाणु घड़ी	द्वितीय पीढ़ी के 5 उपग्रहों (NVS-01 से 05) की शृंखला; स्मार्टफोन-अनुकूल L1 सिग्नल; NVS-03 को 111.75°E स्लॉट में स्थापित किया गया (PIB 01 Nov 2026)।
GAGAN (SBAS)	GSAT-8, GSAT-10, GSAT-15 (GEO) + 15 INRES ग्राउंड स्टेशन	L1 एवं L5 संवर्धन संकेत	ISRO + AAI की संयुक्त विमानन संवर्धन प्रणाली; USA (WAAS), EU (EGNOS), जापान (MSAS) के बाद विश्व का 4था देश।
CMS-03 (GSAT-7R)	2 नवंबर 2025 LVM3-M5 • GTO → GEO	मल्टी-बैंड सैन्य ट्रांसपोंडर (भार: ~4,400 kg)	भारतीय भूमि से प्रक्षेपित अब तक का सबसे भारी GTO संचार उपग्रह; भारतीय नौसेना (Indian Navy) के लिए समर्पित (इसी उड़ान में CE-20 इंजन का प्रथम इन-स्पेस रीस्टार्ट हुआ)।
GSAT-N2 (GSAT-20)	19 नवंबर 2024 Falcon-9 • GEO (भार: 4,700 kg)	Ka-बैंड HTS (32 स्पॉट बीम)	NSIL का डिमांड-ड्रिवन हाई-थ्रूपुट उपग्रह; ~48 Gbps क्षमता; द्वीपों व उड़ानों (IFMC) में ब्रॉडबैंड।

खंड 10

अध्याय का सार (Chapter Summary in 6 Core Points)

PNT एवं 4-उपग्रह नियम (UPSC 2018 Q55): सटीक 3D स्थिति (अक्षांश, देशांतर, ऊँचाई) और रिसीवर घड़ी की त्रुटि हल करने के लिए न्यूनतम 4 उपग्रहों से ट्रायलैटरेशन आवश्यक है; परमाणु घड़ी के सटीक समय संकेत का उपयोग मोबाइल फोन नेटवर्क, बैंकिंग टाइम-स्टैम्पिंग और पावर ग्रिड नियंत्रण में होता है।
NavIC (IRNSS) वास्तुकला (UPSC 2018 Q61 एवं Mains 2015/2018): भारत की स्वतंत्र क्षेत्रीय नौवहन प्रणाली में 3 GEO + 4 झुके हुए GSO (29°) उपग्रह हैं जो संपूर्ण भारत और इसकी सीमा से 1,500 km बाहर तक नागरिक (SPS) और एन्क्रिप्टेड सामरिक (RS) सेवाएँ देते हैं।
द्वितीय पीढ़ी NVS-01, NVS-02 एवं NVS-03 (PIB 01 नवंबर 2026 `PRID=2331077`): 30 अक्टूबर 2026 को GSLV-F18 द्वारा प्रक्षेपित NVS-03 द्वितीय पीढ़ी का तीसरा उपग्रह है; NVS शृंखला में आम स्मार्टफोन्स के लिए नया L1 बैंड (L5 व S के साथ) और SAC अहमदाबाद निर्मित स्वदेशी रुबिडियम परमाणु घड़ी जोड़ी गई है।
GAGAN (ISRO + AAI): यह कोई स्वतंत्र नेविगेशन प्रणाली नहीं बल्कि GPS की आयनमंडलीय त्रुटियों को सुधारने वाली उपग्रह-आधारित संवर्धन प्रणाली (SBAS) है जो विमान लैंडिंग सटीकता को ~1.5 मीटर तक लाती है (भारत विश्व का चौथा देश)।
उपग्रह संचार स्पेक्ट्रम एवं HTS: आवृत्ति क्रम L < S < C < Ku < Ka है (Ku व Ka बैंड में भारी बारिश से 'Rain Fade' होता है); हाई-थ्रूपुट उपग्रह (GSAT-N2 — 48 Gbps) कई संकीर्ण स्पॉट बीम और आवृत्ति पुन: उपयोग से ब्रॉडबैंड गति को कई गुना बढ़ाते हैं।
रक्षा एवं मानव अंतरिक्ष संचार: 2 नवंबर 2025 को LVM3-M5 से प्रक्षेपित CMS-03 / GSAT-7R (4,400 kg) भारतीय नौसेना का सबसे भारी संचार उपग्रह है, जबकि IDRSS गगनयान और भारतीय अंतरिक्ष स्टेशन (BAS) को 24×7 डेटा रिले प्रदान करेगा।

खंड 11

आधिकारिक स्रोत एवं संदर्भ लिंक (Official Sources & Links)

पत्र सूचना कार्यालय (PIB Factsheet एवं विज्ञप्ति — 01 नवंबर 2026): GSLV-F18/NVS-03 Mission (Launched 30 Oct 2026) & Strengthening India's Indigenous Navigation Capabilities (NavIC, L1+L5+S Bands, Indigenous Rubidium Atomic Clock & LAM Orbit Raising) — https://www.pib.gov.in/FactsheetDetails.aspx?id=151153&NoteId=151153&ModuleId=16&reg=1&lang=1 | PRID=2331077
PIB (28 अक्टूबर 2026): India's New-Age Space Technologies — NavIC, GSAT-24 (DTH), GSAT-N2 / GSAT-20 (48 Gbps Broadband) & CMS-03 / GSAT-7R (Indian Navy) — https://www.pib.gov.in/PressReleaseDetail.aspx?PRID=2329355&reg=48&lang=1
PIB (रक्षा मंत्रालय / अंतरिक्ष विभाग — 02 नवंबर 2025 एवं 17 दिसंबर 2025): Indian Navy's GSAT-7R (CMS-03 — 4,400 kg Heaviest GTO Communication Satellite on LVM3-M5 & First In-Space Restart of CE-20 Cryogenic Stage) — https://www.pib.gov.in/PressReleseDetailm.aspx?PRID=2185397&reg=3&lang=2 | PRID=2205387
PIB (23 सितंबर 2025): Satellite Internet in India — High-Throughput Satellites (GSAT-19, GSAT-29, GSAT-11, GSAT-N2) & NSIL Demand-Driven Missions — https://www.pib.gov.in/PressReleasePage.aspx?PRID=2170091&reg=3&lang=2
संघ लोक सेवा आयोग (UPSC Official Archive): Previous Year Question Papers (CSE Prelims 2018 Q61, Q55, Q95 & Mains GS-III 2015 Q11, GS-I 2018 Q4) — https://www.upsc.gov.in/examinations/previous-question-papers