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कक्षीय यांत्रिकी, अंतरिक्ष मलबा, केसलर सिंड्रोम और अंतरिक्ष संधियाँ

अंतरिक्ष मलबे की समस्या और उपग्रहों के अंतिम निपटान (End-of-Life Disposal) को समझने के लिए विभिन्न कक्षाओं का तुलनात्मक ज्ञान आवश्यक है:

स्थायी सामान्य अध्ययन • 7 नवंबर 2026

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महत्त्वपूर्ण तथ्य — एक नज़र में
  1. LEO बनाम GEO निपटान: LEO उपग्रह → वायुमंडलीय पुनःप्रवेश (Atmospheric Re-entry); GEO उपग्रह (35,786 किमी) → ग्रेवयार्ड ऑर्बिट (~300 किमी ऊपर)।
  2. बाह्य अंतरिक्ष संधि, 1967 (अनुच्छेद VIII): निष्क्रिय अंतरिक्ष मलबे पर भी मूल प्रक्षेपण राष्ट्र का स्वामित्व बना रहता है।
  3. अंतरिक्ष दायित्व अभिसमय, 1972: पृथ्वी/विमान पर क्षति = पूर्ण दायित्व (Absolute Liability); अंतरिक्ष में क्षति = दोष-आधारित दायित्व (Fault Liability)।
  4. इसरो के SSA व मलबा प्रबंधन तंत्र: प्रोजेक्ट नेत्र (NETRA), IS4OM (बेंगलुरु), DFSM 2030 और POEM।
  5. मिशन एम्ब्रेस (जुलाई 2026): भारतीय स्टार्टअप कॉस्मोसर्व स्पेस द्वारा सॉफ्ट रोबोटिक पेटल्स का अंतरिक्ष परीक्षण।

संबद्ध करेंट अफेयर्स: वर्ष 2030 तक 'मलबा-मुक्त अंतरिक्ष' का लक्ष्य, हैदराबाद में 'बेस-1' केंद्र का उद्घाटन और 'मिशन एम्ब्रेस'।

पृथ्वी की कक्षाएँ (Earth Orbits) और अंतरिक्ष मलबे का वितरण

अंतरिक्ष मलबे की समस्या और उपग्रहों के अंतिम निपटान (End-of-Life Disposal) को समझने के लिए विभिन्न कक्षाओं का तुलनात्मक ज्ञान आवश्यक है:

कक्षा का प्रकारऊँचाई (Altitude)मुख्य उपयोगअंतरिक्ष मलबा घनत्व और निपटान प्रोटोकॉल
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निम्न पृथ्वी कक्षा (LEO — Low Earth Orbit)~160 किमी से 2,000 किमीपृथ्वी अवलोकन (EOS/IRS), अंतरराष्ट्रीय अंतरिक्ष स्टेशन (ISS), स्टारलिंक जैसे मेगा-तारामंडलसर्वाधिक मलबा घनत्व (विशेषकर 700–1,000 किमी की सूर्य-तुल्यकालिक कक्षा — SSO में)। कक्षीय वेग ~7.8 किमी/सेकंड (~28,000 किमी/घंटा) होता है। निपटान: वायुमंडलीय पुनःप्रवेश (Controlled/Uncontrolled Atmospheric Re-entry & Burn-up)।
मध्यम पृथ्वी कक्षा (MEO — Medium Earth Orbit)2,000 किमी से 35,786 किमी से कमनेविगेशन उपग्रह प्रणाली (GPS, GLONASS, Galileo)मध्यम घनत्व; वैन एलेन विकिरण बेल्ट (Van Allen Radiation Belts) से होकर गुजरता है।
भू-स्थिर / भू-तुल्यकालिक कक्षा (GEO / GSO)35,786 किमीसंचार उपग्रह (GSAT/CMS), मौसम उपग्रह (INSAT), NavICवायुमंडलीय घर्षण शून्य होने के कारण यहाँ मलबा हजारों वर्षों तक बना रहता है। निपटान: उपग्रह को जीवन के अंत में GEO से ~300 किमी ऊपर 'कब्रिस्तान कक्षा' (Graveyard Orbit / Junk Orbit) में भेज दिया जाता है।

केसलर सिंड्रोम (Kessler Syndrome) और सक्रिय मलबा निष्कासन (ADR) की तकनीकें

  • उच्च-वेग प्रभाव (Hypervelocity Impact): LEO में अंतरिक्ष मलबे की सापेक्ष गति लगभग 10 से 15 किमी/सेकंड (36,000 से 54,000 किमी/घंटा) तक होती है। इस वेग पर केवल 1 सेंटीमीटर का एल्युमिनियम टुकड़ा भी किसी सक्रिय उपग्रह के सौर पैनल या ईंधन टैंक को नष्ट करने की गतिज ऊर्जा ($E_k = \frac{1}{2}mv^2$) रखता है।
  • मलबा निष्कासन और न्यूनीकरण की प्रमुख वैश्विक एवं भारतीय तकनीकें:
  1. सॉफ्ट रोबोटिक पेटल्स / टेंटेकल्स (Soft Robotic Petals / Tentacles): भारत के कॉस्मोसर्व स्पेस के 'मिशन एम्ब्रेस' (Mission EMBRACE) द्वारा जुलाई 2026 में परीक्षित तकनीक, जो अनियंत्रित रूप से घूमते (Tumbling) उपग्रहों को बिना नया टुकड़ा पैदा किए सुरक्षित रूप से पकड़ती है।
  2. चुंबकीय डॉकिंग, जाल और हार्पून (Magnetic Docking, Nets & Harpoons): जापान की एस्ट्रोस्केल (Astroscale — ELSA-d और ADRAS-J मिशन) और यूरोपीय अंतरिक्ष एजेंसी (ESA — ClearSpace-1 और Zero Debris Charter) द्वारा प्रयुक्त विधियाँ।
  3. इलेक्ट्रोडायनामिक टेदर (Electrodynamic Tether) और ड्रैग सेल (Drag Sail): पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र और अवशिष्ट वायुमंडल का उपयोग कर निष्क्रिय उपग्रह की कक्षा को तेजी से नीचे गिराना।

बाह्य अंतरिक्ष से संबंधित अंतरराष्ट्रीय संधियाँ और संस्थागत ढाँचा

  • UN-COPUOS (बाह्य अंतरिक्ष के शांतिपूर्ण उपयोग पर संयुक्त राष्ट्र समिति, 1959): वियना स्थित संयुक्त राष्ट्र कार्यालय (UNOOSA) इसके सचिवालय के रूप में कार्य करता है।
  • अंतरराष्ट्रीय अंतरिक्ष कानून की 5 प्रमुख संधियाँ (Five UN Space Treaties):
  1. बाह्य अंतरिक्ष संधि, 1967 (Outer Space Treaty, 1967): अंतरिक्ष को 'समस्त मानवजाति का प्रांत' घोषित करती है, कक्षा में सामूहिक विनाश के हथियारों (WMD) की तैनाती पर प्रतिबंध लगाती है, और इसके अनुच्छेद VIII के तहत प्रक्षेपित वस्तु (चाहे वह निष्क्रिय मलबा ही क्यों न बन गई हो) पर प्रक्षेपण राष्ट्र का स्वामित्व और क्षेत्राधिकार (Ownership & Jurisdiction) स्थायी रूप से बना रहता है। (भारत इसका पक्षकार है।)
  2. बचाव समझौता, 1968 (Rescue Agreement, 1968): अंतरिक्ष यात्रियों की सुरक्षित वापसी। (भारत पक्षकार है।)
  3. दायित्व अभिसमय, 1972 (Liability Convention, 1972): अंतरिक्ष वस्तु या मलबे से पृथ्वी की सतह या उड़ते विमान को होने वाली क्षति के लिए प्रक्षेपण राष्ट्र का 'पूर्ण दायित्व' (Absolute Liability) और अंतरिक्ष में दूसरी अंतरिक्ष वस्तु को होने वाली क्षति के लिए 'दोष-आधारित दायित्व' (Fault-based Liability) निर्धारित करता है। (भारत पक्षकार है।)
  4. पंजीकरण अभिसमय, 1975 (Registration Convention, 1975): प्रक्षेपित वस्तुओं की राष्ट्रीय और संयुक्त राष्ट्र रजिस्ट्री। (भारत पक्षकार है।)
  5. चंद्रमा समझौता, 1979 (Moon Agreement, 1979): भारत ने इस पर हस्ताक्षर किए हैं किंतु इसका अनुसमर्थन (Ratification) नहीं किया है।
  • IADC (Inter-Agency Space Debris Coordination Committee, 1993): इसरो (ISRO) सहित विश्व की 13 प्रमुख अंतरिक्ष एजेंसियों का अंतर-सरकारी मंच।

प्रारंभिक परीक्षा के संभावित जाल (Prelims Traps)

  • ट्रैप 1: "भू-स्थिर कक्षा (GEO) में निष्क्रिय हो चुके उपग्रहों को वायुमंडल में जलाने के लिए पृथ्वी की ओर डी-ऑर्बिट किया जाता है।" → गलत। 35,786 किमी की ऊँचाई से पृथ्वी के वायुमंडल तक वापस लाने में अत्यधिक ईंधन लगता है; इसलिए GEO उपग्रहों को ~300 किमी ऊपर 'ग्रेवयार्ड ऑर्बिट' (Graveyard Orbit) में भेजा जाता है, जबकि LEO उपग्रहों को वायुमंडल में जलाया जाता है।
  • ट्रैप 2: "1972 के अंतरिक्ष दायित्व अभिसमय के तहत यदि एक देश का उपग्रहीय मलबा अंतरिक्ष की कक्षा में दूसरे देश के उपग्रह से टकरा जाता है, तो प्रक्षेपण राष्ट्र पर 'पूर्ण दायित्व' (Absolute Liability) लागू होता है।" → गलत। 'पूर्ण दायित्व' केवल पृथ्वी की सतह या उड़ते हुए विमान को क्षति होने पर लागू होता है; अंतरिक्ष की कक्षा में टकराव होने पर 'दोष-आधारित दायित्व' (Fault-based Liability) लागू होता है।

प्रारंभिक परीक्षा — 10 वस्तुनिष्ठ अभ्यास प्रश्न

प्रश्न के चार विकल्पों में एक सही उत्तर चुनें; उत्तर के बाद कारणयुक्त व्याख्या पढ़ें।

निम्नलिखित में निम्न पृथ्वी कक्षा (LEO) का सामान्य ऊँचाई क्षेत्र कौन-सा है?

भूस्थिर कक्षा (GEO) की विशेषता क्या है?

सूर्य-समकालिक कक्षा (Sun-synchronous Orbit) का प्रमुख उपयोग क्यों होता है?

केसलर सिंड्रोम किस स्थिति का वर्णन करता है?

अंतरिक्ष मलबे का सक्रिय निष्कासन (ADR) किसे कहते हैं?

बाह्य अंतरिक्ष संधि, 1967 का मूल सिद्धांत कौन-सा है?

अंतरिक्ष दायित्व अभिसमय, 1972 के तहत पृथ्वी की सतह पर अंतरिक्ष वस्तु से हुए नुकसान के लिए सामान्य नियम क्या है?

अंतरिक्ष वस्तुओं का पंजीकरण किस अंतरराष्ट्रीय अभिसमय से विशेष रूप से जुड़ा है?

कक्षा में मौजूद छोटे मलबे के टुकड़े भी खतरनाक क्यों हैं?

वर्ष 2030 तक मलबा-मुक्त मिशन का लक्ष्य मुख्यतः किससे जुड़ा है?

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स्रोत: अंतरिक्ष विभाग एवं अंतरराष्ट्रीय संधियाँ।