अंतरिक्ष मलबा — केसलर सिंड्रोम, जोखिम, ISRO NETRA और सफाई (UPSC विज्ञान एवं प्रौद्योगिकी)

निम्न पृथ्वी कक्षा अब तक की सबसे भीड़भाड़ वाली राजमार्ग है — और कोई मलबा नहीं हटा रहा। 2024 के अंत तक, यूरोपीय अंतरिक्ष एजेंसी के DISCOS डेटाबेस में 10 सेमी से बड़े 36,500 से अधिक मलबे की वस्तुएँ, 1 सेमी से 10 सेमी के बीच लगभग 10 लाख टुकड़े, और अनुमानित 13 करोड़ से अधिक 1 सेमी से छोटे टुकड़े दर्ज हैं। प्रत्येक टुकड़ा लगभग 7.8 किमी/सेकंड की गति से चलता है — राइफल की गोली की नाक-वेग से लगभग सात गुना। इस गति पर एक पेंट की परत भी किसी अंतरिक्ष यान की खिड़की को दरका सकती है।

भारत के लिए, जहाँ ISRO ने अकेले 2024 में 127 उपग्रह प्रक्षेपित किए और IN-SPACe ने 40 से अधिक निजी अंतरिक्ष उद्यमों को अनुमति दी, अंतरिक्ष मलबा अब केवल एक खगोलभौतिकी की अमूर्त समस्या नहीं रही। यह एक परिचालन, सामरिक और कानूनी प्रश्न है जो सीधे GS III — अंतरिक्ष प्रौद्योगिकी एवं उसके अनुप्रयोगों में जागरूकता से संबंधित है।

अंतरिक्ष मलबा क्या है

अंतरिक्ष मलबा, कक्षीय मलबा या स्पेस जंक — कक्षा में मौजूद कोई भी मानव-निर्मित वस्तु जो अब किसी उपयोगी उद्देश्य की पूर्ति नहीं करती। इसमें शामिल हैं:

• निष्क्रिय उपग्रह — मृत अंतरिक्ष यान जो कक्षा में चक्कर काट रहे हैं।
• प्रयुक्त रॉकेट चरण — कक्षा में छोड़े गए ऊपरी चरण।
• विखंडन मलबा — विस्फोट या टकराव के टुकड़े।
• मिशन-संबंधी मलबा — लेंस कैप, बोल्ट, पेंट की परतें, जमी हुई शीतलक बूंदें।
• उपग्रह-रोधी (ASAT) परीक्षण मलबा — हथियार परीक्षणों से जानबूझकर किया गया विखंडन।

अधिकांश मलबा निम्न पृथ्वी कक्षा (LEO, 2,000 किमी से नीचे) में है, जहाँ वायु-प्रतिरोध अंततः इसे खींचेगा, परंतु कुछ — विशेष रूप से 800–1,000 किमी पर — सदियों तक रह सकता है।

केसलर सिंड्रोम — श्रृंखला टकराव का खतरा

1978 में, NASA वैज्ञानिक डोनाल्ड केसलर ने एक शोध-पत्र प्रकाशित किया जिसमें तर्क दिया गया कि जैसे-जैसे LEO में वस्तुओं का घनत्व बढ़ता है, टकराव की दर तेज़ी से बढ़ेगी। प्रत्येक टकराव और अधिक टुकड़े उत्पन्न करेगा, जो अन्य अंतरिक्ष यानों के लिए टकराव की संभावना बढ़ाएँगे, जिससे एक श्रृंखला प्रतिक्रिया उत्पन्न होगी — यही केसलर सिंड्रोम या कोलिजनल कैस्केडिंग है।

केसलर ने अनुमान लगाया था कि क्रांतिक घनत्व तक पहुँचने में 30–40 वर्ष लगेंगे। छियालीस वर्ष बाद, विशेषज्ञ मानते हैं कि 900–1,000 किमी पर LEO पहले ही उस सीमा पर या उसके निकट पहुँच चुकी है। दो घटनाओं ने इस समयसीमा को तेज़ कर दिया:

• 2007 चीनी ASAT परीक्षण — FY-1C उपग्रह को नष्ट किया और 3,000 से अधिक ट्रैक करने योग्य टुकड़े उत्पन्न किए, जिनमें से कई अभी भी कक्षा में हैं।
• 2009 इरिडियम-कॉसमॉस टकराव — पहली आकस्मिक उपग्रह-उपग्रह टक्कर ने 2,000+ और टुकड़े जोड़े।
• 2021 रूसी ASAT परीक्षण — Cosmos-1408 को नष्ट किया, 1,500+ ट्रैक करने योग्य टुकड़े उत्पन्न हुए और ISS अंतरिक्ष यात्रियों को शरण लेनी पड़ी।
• 2024 में नज़दीकी चूक — Starlink, चीनी निष्क्रिय उपग्रहों और OneWeb परिसंपत्तियों से जुड़े कई निकट-मेल।

यदि यह श्रृंखला अनियंत्रित रही, तो संपूर्ण कक्षीय ऊँचाइयाँ दशकों तक अनुपयोगी हो सकती हैं।

अंतरिक्ष मलबे के स्रोत

• सेवानिवृत्त उपग्रह जो जीवन-काल के अंत में कक्षाच्युत (de-orbit) नहीं किए गए।
• रॉकेट निकाय जो स्थानांतरण कक्षाओं में छोड़े गए।
• अवशिष्ट प्रणोदक या बैटरी के विस्फोट।
• ट्रैक और अट्रैक वस्तुओं के बीच टकराव।
• ठोस रॉकेट मोटर निकास — स्लैग कण।
• अंतरिक्ष मौसम प्रभाव जो आवरणों को छोटे कणों में तोड़ देते हैं।
• ASAT हथियारों द्वारा जानबूझकर विनाश।

जोखिम और प्रभाव

सक्रिय मिशनों के लिए परिचालन जोखिम। अब प्रत्येक प्रमुख संचालक टकराव-निवारण पैंतरे करता है। ISS ने 1999 से अब तक 40 से अधिक ऐसे प्रयास किए हैं। अकेले Starlink उपग्रहों ने 2024 में 50,000+ से अधिक बचाव पैंतरे किए।

मानव अंतरिक्ष उड़ान के खतरे। मलबा ISS, चीन के तियांगोंग और भारत के आगामी गगनयान अंतरिक्ष यात्रियों के लिए खतरा है। EVA विंडो के लिए मलबा-निकासी आवश्यक है।

कक्षीय क्षेत्रों का नुकसान। यदि 800–1,000 किमी की LEO केसलर-क्रांतिक हो जाती है, तो पृथ्वी-अवलोकन, सुदूर संवेदन, ब्रॉडबैंड और रक्षा नक्षत्रों पर गंभीर प्रतिबंध लग सकते हैं।

पुनः प्रवेश पर पर्यावरणीय जोखिम। बड़ी वस्तुएँ पुनः प्रवेश से बच सकती हैं और आबादी वाले क्षेत्रों पर गिर सकती हैं। चीनी लॉन्ग मार्च 5B के टुकड़े कई महाद्वीपों पर बिखर चुके हैं।

खगोल विज्ञान पर प्रभाव। चमकीले उपग्रह निशान भू-आधारित दूरबीन डेटा को खराब करते हैं, जिससे विज्ञान और ग्रहीय सुरक्षा दोनों प्रभावित होती हैं।

अंतर्राष्ट्रीय ढाँचा

• बाह्य अंतरिक्ष के शांतिपूर्ण उपयोग पर संयुक्त राष्ट्र समिति (COPUOS) — संयुक्त राष्ट्र का वह मंच जहाँ मलबे के दिशानिर्देश बातचीत से तय होते हैं।
• इंटर-एजेंसी स्पेस डेब्रिस कोऑर्डिनेशन कमेटी (IADC) — 13 अंतरिक्ष एजेंसियों का तकनीकी निकाय (ISRO सदस्य है)। गैर-बाध्यकारी न्यूनीकरण दिशानिर्देश निर्धारित करता है।
• IADC 25 वर्ष नियम — सेवानिवृत्त उपग्रहों को 25 वर्षों के भीतर कक्षाच्युत किया जाना चाहिए; अब FCC (अमेरिका) और ESA 5 वर्ष नियम की वकालत कर रहे हैं।
• बाह्य अंतरिक्ष संधि 1967 — पक्षकार अपनी अंतरिक्ष वस्तुओं के लिए अंतर्राष्ट्रीय रूप से उत्तरदायी हैं।
• दायित्व अभिसमय 1972 — मलबे से होने वाली क्षति के लिए मुआवजे का ढाँचा।
• पंजीकरण अभिसमय 1975 — अंतरिक्ष वस्तुओं के पंजीकरण की आवश्यकता।
• दीर्घकालिक स्थिरता दिशानिर्देश (संयुक्त राष्ट्र 2019) — 21 स्वैच्छिक दिशानिर्देश।

मलबे पर एक बाध्यकारी अंतर्राष्ट्रीय संधि अभी भी अनुपस्थित है — यह शासन की एक बड़ी खाई है।

भारत की प्रतिक्रिया

ISRO NETRA

अंतरिक्ष वस्तु ट्रैकिंग और विश्लेषण नेटवर्क (NETRA) ISRO का स्वदेशी अंतरिक्ष परिस्थिति जागरूकता (SSA) कार्यक्रम है, जिसका मुख्यालय बेंगलुरु में है। NETRA LEO और GEO में वस्तुओं को ट्रैक करने के लिए रडार, ऑप्टिकल टेलीस्कोप और डेटा प्रसंस्करण केंद्रों का उपयोग करता है। 2025 तक, NETRA LEO में 10 सेमी जितनी छोटी वस्तुएँ ट्रैक कर सकता है।

IS4OM

ISRO का IS4OM (ISRO System for Safe and Sustainable Operations Management) भारतीय उपग्रह संचालकों को टकराव चेतावनियाँ प्रदान करता है और पैंतरेबाज़ी का समन्वय करता है।

प्रोजेक्ट NETRA फेज़-II

2024 में वित्त पोषित, इसमें शामिल हैं:

• हिमालय में एक 3.2 मीटर ऑप्टिकल टेलीस्कोप।
• तमिलनाडु में दीर्घ-दूरी का फेज्ड-अरे रडार।
• सिस्लुनर यातायात के लिए डीप-स्पेस ट्रैकिंग नोड।

2030 तक मलबा-मुक्त अंतरिक्ष मिशन

2023 के अंतर्राष्ट्रीय अंतरिक्षयात्री कांग्रेस में, ISRO अध्यक्ष एस. सोमनाथ ने भारत की 2030 तक मलबा-मुक्त अंतरिक्ष मिशन की प्रतिबद्धता जताई — प्रत्येक भारतीय प्रक्षेपण में कोई दीर्घकालिक मलबा नहीं छोड़ा जाएगा।

जानबूझकर न्यूनीकरण कदम

• POEM (PSLV ऑर्बिटल एक्सपेरिमेंट मॉड्यूल) — PSLV के ऊपरी चरणों को निष्क्रिय और कक्षाच्युत करना।
• CARTOSAT-2 और मेघा-ट्रॉपिक्स का नियंत्रित पुनः प्रवेश।
• भारतीय निजी संचालकों के लिए IN-SPACe मलबा दिशानिर्देश।

अंतरिक्ष मलबे की सफाई के उपाय

सक्रिय मलबा निष्कासन (ADR) के अध्ययनाधीन तरीके:

• हार्पून — RemoveDEBRIS मिशन (2018) ने इसका परीक्षण किया।
• जाल — घूमती वस्तुओं को पकड़कर कक्षाच्युत करना।
• रोबोटिक भुजाएँ — ESA का ClearSpace-1 2026 में प्रदर्शन लक्ष्य रखता है।
• इलेक्ट्रोडायनामिक टेदर — पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र का उपयोग कर मलबे को धीमा करना।
• भू-आधारित लेज़र — मलबे के एक हिस्से को गर्म कर उसकी कक्षा को बदलना।
• आयन बीम शेफर्ड — एक निकटवर्ती अंतरिक्ष यान आयन प्रणोदन से मलबे को धकेलता है।
• ड्रैग सेल और गुब्बारे — जीवन-काल के अंत में पुनः प्रवेश को तेज़ करने के लिए लगाए जाते हैं।

सभी दृष्टिकोण एक ही बाधाओं का सामना करते हैं: लागत, विदेशी मलबे पर कानूनी संपत्ति अधिकार, और अधिक टुकड़े बनाने का जोखिम।

नवीनतम घटनाक्रम (2024-26)

• ESA ज़ीरो डेब्रिस चार्टर (2023-24) — 12 देश, 100+ संगठनों ने 2030 तक नए मिशनों से शून्य मलबे की प्रतिबद्धता ली।
• ClearSpace-1 (ESA) — 2026 में VESPA ऊपरी चरण को लक्षित करते हुए पहला व्यावसायिक सक्रिय मलबा निष्कासन।
• ISRO प्रतिबद्धता — 2030 तक मलबा-मुक्त मिशन।
• भारत सेमीकंडक्टर मिशन — NETRA फेज़-II के लिए स्वदेशी रडार-ग्रेड GaN इलेक्ट्रॉनिक्स DLI सूची में हैं।
• राष्ट्रीय क्वांटम मिशन (2023) — क्वांटम सेंसर कॉम्पैक्ट अंतरिक्ष-आधारित SSA को सक्षम बना सकते हैं।
• DPDP अधिनियम 2023 पक्ष — SSA सेंसर के डेटा को महत्वपूर्ण-बुनियादी ढाँचे की छूट के अंतर्गत कवर किया गया है।
• FCC 5 वर्ष नियम (2024) — अमेरिकी उपग्रह संचालकों को अब 5 वर्षों के भीतर कक्षाच्युत करना आवश्यक है।
• अमेरिका-भारत महत्वपूर्ण एवं उभरती प्रौद्योगिकियों पर पहल (iCET) — SSA डेटा साझाकरण शामिल है।
• चंद्रयान-4 — नियोजित 2027 नमूना-वापसी मिशन शून्य-मलबा विरासत के लिए डिज़ाइन किया गया है।
• गगनयान — 2021 रूसी ASAT जोखिम समीक्षा के बाद कक्षीय मॉड्यूल में मलबा परिरक्षण जोड़ा गया।

UPSC प्रासंगिकता

प्रारंभिक परीक्षा के कोण

• परिभाषाएँ: केसलर सिंड्रोम, ADR, SSA, IADC, NETRA।
• मिशन और घटनाएँ: इरिडियम-कॉसमॉस 2009, रूसी ASAT 2021, ClearSpace-1, प्रोजेक्ट NETRA।
• संधियाँ: बाह्य अंतरिक्ष संधि, दायित्व अभिसमय, पंजीकरण अभिसमय।

मुख्य परीक्षा के कोण

• GS III — अंतरिक्ष में जागरूकता: “अंतरिक्ष मलबा एक क्लासिक सामूहिक त्रासदी है। इसे प्रबंधित करने के लिए अंतर्राष्ट्रीय और भारतीय प्रयासों की जाँच कीजिए।”
• GS II — अंतर्राष्ट्रीय संबंध: “अंतरिक्ष मलबे पर एक बाध्यकारी संधि की आवश्यकता और भारत के रुख पर चर्चा कीजिए।”
• GS III — सुरक्षा: “ASAT परीक्षण और अंतरिक्ष स्थिरता।”

निबंध के कोण

• “नई सामूहिक त्रासदी — निम्न पृथ्वी कक्षा।”
• “प्रक्षेपण से विरासत तक — टिकाऊ अंतरिक्ष प्रबंधन।”

अभ्यास प्रश्न — “ISRO का NETRA एक प्रतिक्रियात्मक समाधान है; एक बाध्यकारी अंतर्राष्ट्रीय संधि सक्रिय समाधान है। भारत की 2030 मलबा-मुक्त प्रतिबद्धता के संदर्भ में चर्चा कीजिए।”

भारत एक ऐसे अंतरिक्ष शक्ति से बदल गया है जो पहुँच पर केंद्रित था — अब प्रबंधन पर नेतृत्व करना होगा। मलबा इसकी कसौटी है: यदि LEO अनुपयोगी हो जाती है, तो भारत सेमीकंडक्टर मिशन, DPDP अधिनियम का डेटा-स्थानीयकरण दृष्टिकोण, NavIC की रीढ़, चंद्रयान-4, गगनयान और BAS सभी अपना प्रक्षेपण मंच खो देंगे। स्वच्छ अंतरिक्ष एक पर्यावरणीय सुंदरता नहीं है — यह भारत की हर उस अंतरिक्ष महत्वाकांक्षा की नींव है जिसकी घोषणा की जा चुकी है।