मान लीजिए कि आप दबे हुए खजाने की तलाश में एक रेगिस्तानी द्वीप पर हैं। आपने अपना नक्शा खो दिया है और सुराग भी ख़त्म हो गए हैं। अब आपके पास दो विकल्प हैं: आप फावड़े के साथ घूम सकते हैं, बेतरतीब ढंग से छेद खोद सकते हैं और सर्वश्रेष्ठ की उम्मीद कर सकते हैं, या आप विशेष कैमरों से लैस ड्रोन को ऊपर उड़ा सकते हैं जो रेत के माध्यम से ‘देख’ सकता है या मूल्यवान सिक्कों के चुंबकीय खिंचाव का पता लगा सकता है।

यह कोई समुद्री डाकू का कदम नहीं है बल्कि एक मौजूदा तकनीक है जिसे रिमोट-सेंसिंग कहा जाता है। इंजीनियर और वैज्ञानिक इसका उपयोग जमीन को छुए बिना पृथ्वी के संसाधनों का मानचित्रण करने के लिए करते हैं। जंगल के स्वास्थ्य पर नज़र रखने से लेकर भूमिगत पानी का पता लगाने तक, उनके उपग्रह और ड्रोन मनुष्यों के हमारे ग्रह को समझने के तरीके को बदल रहे हैं।

रिमोट-सेंसिंग क्या है?

हमारी आंखें केवल दृश्यमान प्रकाश देखती हैं, उदाहरण के लिए, इंद्रधनुष के रंग। लेकिन सूर्य कई अन्य प्रकार की विद्युत चुम्बकीय ऊर्जा उत्सर्जित करता है जिसे हम नहीं देख सकते हैं, जैसे कि अवरक्त और पराबैंगनी प्रकाश।

पृथ्वी पर मौजूद हर चीज़, जिसमें चट्टानें, पानी, पेड़ आदि शामिल हैं, इन ऊर्जाओं को अलग-अलग तरीके से प्रतिबिंबित करती हैं। प्रतिबिंबों को वर्णक्रमीय हस्ताक्षर कहा जाता है; वे उस सामग्री के फिंगरप्रिंट की तरह हैं जिनसे ये वस्तुएं बनी हैं।

इस प्रकाश का अध्ययन करके, उपग्रह पर स्थापित एक सेंसर जमीन के एक टुकड़े को देख सकता है और कह सकता है, “यह बहुत सारे निकट-अवरक्त प्रकाश को प्रतिबिंबित करता है लेकिन लाल प्रकाश को अवशोषित करता है। इसलिए, यह एक स्वस्थ पौधा होना चाहिए।” यह रिमोट-सेंसिंग का मूल विचार है।

विभिन्न सामग्रियाँ कैसी दिखती हैं?

किसान और वन रेंजर पौधों के स्वास्थ्य की जांच के लिए उपग्रहों का उपयोग करते हैं। स्वस्थ पत्तियां क्लोरोफिल से भरी होती हैं, जो प्रकाश संश्लेषण के लिए लाल प्रकाश को अवशोषित करती हैं और अधिक गर्मी से बचने के लिए निकट-अवरक्त प्रकाश को प्रतिबिंबित करती हैं।

वैज्ञानिक यह निर्धारित करने के लिए सामान्यीकृत अंतर वनस्पति सूचकांक नामक एक सूत्र का उपयोग करते हैं कि कोई पौधा अपने वर्णक्रमीय हस्ताक्षरों के आधार पर स्वस्थ है या नहीं। यदि कोई उपग्रह उच्च निकट-अवरक्त प्रतिबिंब देखता है, तो फसलें स्वस्थ हैं। यदि स्पेक्ट्रम के उस हिस्से का प्रतिबिंब गिरता है, तो पौधे प्यासे या बीमार हो सकते हैं।

में प्रकाशित एक समीक्षा के अनुसार जर्नल ऑफ प्लांट इकोलॉजी 2008 में, वर्णक्रमीय हस्ताक्षरों का विश्लेषण करके, शोधकर्ता पूरे जंगलों में विभिन्न पौधों के समुदायों और पेड़ की प्रजातियों के बीच अंतर कर सकते हैं।

इस तरह की मैपिंग जंगल के बायोमास की गणना करने में पहला महत्वपूर्ण कदम है, जो अनिवार्य रूप से अंतरिक्ष से पेड़ों का वजन कर रही है, यह समझने के लिए कि वे जलवायु परिवर्तन से लड़ने में मदद करने के लिए कितना कार्बन जमा कर रहे हैं।

उपग्रह पानी का मानचित्र कैसे बनाते हैं?

अंतरिक्ष से जल निकायों का मानचित्रण करने के लिए, वैज्ञानिक मुख्य रूप से दो पूरक तकनीकों का उपयोग करते हैं: ऑप्टिकल इंडेक्सिंग, परावर्तित सूर्य के प्रकाश का उपयोग करना, और सिंथेटिक एपर्चर रडार, सक्रिय रेडियो तरंगों का उपयोग करना।

ऑप्टिकल इंडेक्सिंग तकनीक इस तथ्य का उपयोग करती है कि पानी दृश्यमान हरी रोशनी को प्रतिबिंबित करता है, यही कारण है कि गहरा पानी अक्सर नीला-हरा दिखता है, लेकिन निकट-अवरक्त और शॉर्टवेव अवरक्त प्रकाश को दृढ़ता से अवशोषित करता है। ये रीडिंग सामान्यीकृत अंतर जल सूचकांक (एनडीडब्ल्यूआई) में संयुक्त हैं।

इस तरह, रिमोट-सेंसिंग डेटा में, सूचकांक का जल निकायों पर उच्च सकारात्मक मूल्य और भूमि पर नकारात्मक मूल्य होता है। संशोधित NDWI, या MNDWI नामक एक नया संस्करण, केवल शॉर्टवेव अवरक्त प्रकाश का उपयोग करता है। इसे अक्सर शहरों में पसंद किया जाता है क्योंकि यह पानी और ऊंची इमारतों से पड़ने वाली छाया के बीच बेहतर अंतर करता है।

बेशक, ऑप्टिकल कैमरों की एक कमज़ोरी है: वे बादलों के पार या रात में नहीं देख सकते। तूफान के दौरान बाढ़ सहित इन स्थितियों में पानी का मानचित्रण करने के लिए, वैज्ञानिक सिंथेटिक एपर्चर रडार (एसएआर) का उपयोग करते हैं। यह तकनीक कैसे काम करती है यह समझने के लिए कृपया देखें द हिंदू लेख ‘नासा-इसरो एसएआर उपग्रह को क्या खास बनाता है?’, दिनांक 27 जुलाई, 2025।

एसएआर की नज़र में, मिट्टी, घास और इमारतें जैसी सतहें – जो सभी दिशाओं में रेडियो तरंगें बिखेरती हैं – चमकदार दिखती हैं। हालाँकि, शांत पानी बहुत चिकना होता है, लगभग एक दर्पण की तरह, और बिल्कुल काला दिखता है। इसलिए रडार छवि में इन काले माचिस की खोज करके, वैज्ञानिक चक्रवात के माध्यम से भी बाढ़ के पानी का नक्शा बना सकते हैं।

उपग्रह पानी की गुणवत्ता का भी अनुमान लगा सकते हैं। गंदा पानी साफ पानी की तुलना में प्रकाश को अलग ढंग से प्रतिबिंबित करता है, और शैवाल से भरे पानी में एक विशिष्ट वर्णक्रमीय हस्ताक्षर होता है। इससे पर्यावरणविदों को प्रदूषण या हानिकारक शैवाल खिलने पर नज़र रखने में मदद मिलती है।

पृथ्वी की सतह से ऊपर की विशेषताओं के लिए बहुत कुछ; वैज्ञानिक और इंजीनियर भूमिगत चीज़ों का पता लगाने के लिए उपग्रहों का उपयोग कैसे करते हैं?

उपग्रह उपसतह विशेषताओं का मानचित्रण कैसे करते हैं?

विशेषज्ञ सतह पर सुराग तलाशते हैं या विभिन्न प्रकार की भौतिकी का उपयोग करते हैं।

तांबा, सोना और लिथियम जैसे मूल्यवान खनिज अक्सर गहरे भूमिगत बनते हैं, लेकिन भूवैज्ञानिक ताकतें लाखों वर्षों में उनमें से कुछ को सतह पर धकेल देती हैं। भले ही वे मिट्टी में सिर्फ निशान हों, हाइपरस्पेक्ट्रल सेंसर उन्हें ढूंढ सकते हैं।

जब सूर्य का प्रकाश किसी वस्तु से टकराता है तो वह परावर्तित हो जाता है। एक सामान्य कैमरा उस प्रतिबिंब को तीन मुख्य रंगों के संयोजन में समूहित कर सकता है: लाल, हरा और नीला, उदाहरण के लिए एक हाइपरस्पेक्ट्रल सेंसर उस प्रकाश को सैकड़ों बहुत संकीर्ण, निरंतर रंगों में विभाजित करने के लिए एक प्रिज्म या झंझरी का उपयोग करता है और पूरे स्पेक्ट्रम में हर एक आवृत्ति पर प्रकाश की तीव्रता को मापता है।

परिणामस्वरूप ये सेंसर छवि में प्रत्येक पिक्सेल के लिए एक वर्णक्रमीय हस्ताक्षर बना सकते हैं।

तो जबकि एक ‘सामान्य’ उपग्रह एक जंगल को देख सकता है और कह सकता है, “यह हरा है। यह एक पेड़ है”, एक हाइपरस्पेक्ट्रल सेंसर उसी जंगल को देख सकता है और कह सकता है, “यह एक बरगद का पेड़ है। इसमें नाइट्रोजन की कमी है। और इसके बगल की चट्टान चूना पत्थर है, ग्रेनाइट नहीं।”

2023 में एक अध्ययन के अनुसार अयस्क भूविज्ञान समीक्षाएँभूविज्ञानी इन सेंसरों का उपयोग परिवर्तन क्षेत्रों को मैप करने के लिए भी करते हैं, ऐसे क्षेत्र जहां गहरे भूमिगत से गर्मी और तरल पदार्थ ने सतह चट्टानों के रसायन विज्ञान को बदल दिया है।

तेल और गैस पृथ्वी की गहराई में फंसे हुए हैं लेकिन छोटी मात्रा अक्सर बहुत छोटी दरारों के माध्यम से ऊपर की ओर रिसती रहती है, इस प्रक्रिया को माइक्रो-रिसाव कहा जाता है। जब यह गैस सतह पर पहुँचती है, तो यह मिट्टी के रसायन को बदल देती है और पौधों की पत्तियों को तनावग्रस्त करके उन्हें थोड़ा पीला भी कर सकती है।

उपग्रह वनस्पति स्वास्थ्य और मिट्टी के रंग में इन सूक्ष्म परिवर्तनों का पता लगा सकते हैं, जिससे अन्वेषण कंपनियों को यह पता चलता है कि कहाँ ड्रिल करना है।

यदि सूक्ष्म-रिसाव न हो तो क्या होगा?

यदि कोई रिसाव नहीं है, तो उपग्रहों के सेंसर सीधे तेल या गैस को ‘देख’ नहीं सकते। हालाँकि, इन स्थितियों में उपग्रह अभी भी महत्वपूर्ण हैं क्योंकि, तेल की तलाश करने के बजाय, भूवैज्ञानिक तेल रखने वाले कंटेनर की तलाश के लिए उपग्रहों का उपयोग करते हैं।

तेल और गैस केवल बड़ी भूमिगत झीलों में ही नहीं रहते, वे चट्टानों के छिद्रों में भी फंसे रहते हैं और आमतौर पर स्वाभाविक रूप से विशिष्ट आकार में निचोड़े जाते हैं जिन्हें जाल कहा जाता है। सबसे आम जाल एक एंटीक्लाइन है, जहां चट्टान की परतें गुंबद या मेहराब की तरह ऊपर की ओर मुड़ती हैं।

नासा के लैंडसैट उपग्रह या नासा के टेरा उपग्रह पर जापान के उन्नत स्पेसबोर्न थर्मल एमिशन और रिफ्लेक्शन रेडियोमीटर (एएसटीईआर) सेंसर पृथ्वी की सतह पर उजागर चट्टान परतों की तस्वीरें लेते हैं। और यदि भूविज्ञानी सतह पर परतें देखते हैं जो गुंबद के आकार में मुड़ी हुई हैं, तो इस बात की अच्छी संभावना है कि वे उसी तरह से गहराई में भी मुड़ी हुई हैं।

एक अन्य तकनीक इस तथ्य का उपयोग करती है कि तेल तब बनता है जब कार्बनिक पदार्थ गहरे दबे होते हैं और लाखों वर्षों तक पृथ्वी की गर्मी से ‘पकाए’ जाते हैं। यह गहरे अवसादों में होता है जिन्हें तलछटी बेसिन कहा जाता है।

महासागरों के ऊपर, उपग्रह अविश्वसनीय सटीकता के साथ समुद्र की सतह की ऊंचाई मापते हैं। पानी के नीचे की बड़ी भूवैज्ञानिक संरचनाएँ, जिनमें तेल के जाल हो सकते हैं, उनमें गुरुत्वाकर्षण खिंचाव होता है जो वास्तव में उनके ऊपर पानी का ढेर लगा देता है। समुद्र में इन उभारों का मानचित्रण करके, वैज्ञानिक समुद्र तल के नीचे चट्टानी संरचनाओं का मानचित्रण कर सकते हैं।

बलुआ पत्थर या चूना पत्थर जैसी तलछटी चट्टानों में तेल पाया जाता है, जो आमतौर पर चुंबकीय नहीं होता है। हालाँकि, इसके नीचे की गहरी तहखाने की चट्टान, जैसे ग्रेनाइट या ज्वालामुखीय चट्टान, चुंबकीय है। इसलिए उपग्रह पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र को मापते हैं ताकि यह पता लगाया जा सके कि चुंबकीय तहखाना कितना गहरा है।

और जहां तहखाना गहरा है, इसका मतलब है कि ऊपर तलछटी चट्टान की मोटी परत हो सकती है, जिसमें तेल की संभावना भी हो सकती है। वास्तव में, जब कोई सूक्ष्म रिसाव नहीं होता है, तो उपग्रह यह नहीं कह सकते हैं कि “यहाँ तेल है” बल्कि यह कह सकते हैं कि “यहाँ एक भूवैज्ञानिक संरचना है जो तेल धारण करने में सक्षम है”।

उपग्रह भूजल का पता कैसे लगाते हैं?

चूंकि पानी भारी है, एक बड़े भूमिगत जलभृत में वास्तव में सूखी चट्टान की तुलना में अधिक मजबूत गुरुत्वाकर्षण खिंचाव होता है।

2002 से 2017 तक, नासा ने अपने ग्रेविटी रिकवरी एंड क्लाइमेट एक्सपेरिमेंट (GRACE) मिशन को दो उपग्रहों के साथ संचालित किया, जो पृथ्वी के चारों ओर एक दूसरे का पीछा करते थे। जब मुख्य उपग्रह एक भारी भूमिगत जलभृत के ऊपर से उड़ान भरता था, तो गुरुत्वाकर्षण उसे थोड़ा तेज़ी से खींचता था, जिससे दोनों उपग्रहों के बीच की दूरी बदल जाती थी।

दूरी में इस बदलाव को मापकर वैज्ञानिक भूमिगत पानी का वजन कर सकते हैं।

2009 में प्रकाशित एक प्रसिद्ध अध्ययन प्रकृति यह दिखाने के लिए GRACE डेटा का उपयोग किया गया कि उत्तर भारत में भूजल स्तर खतरनाक दर से गिर रहा था क्योंकि उन्हें फसलों की सिंचाई के लिए निकाला जा रहा था।

रिमोट-सेंसिंग संसाधन अन्वेषण को तेज़, सस्ता और अधिक पर्यावरण के अनुकूल बनाता है। तेल या पानी खोजने के लिए हजारों छेद करने के बजाय, हम विशिष्ट क्षेत्रों को लक्षित कर सकते हैं।

यह हमें संसाधनों की रक्षा करने में भी मदद करता है: अंतरिक्ष से जंगलों और जलभृतों की निगरानी करके, हम यह सुनिश्चित कर सकते हैं कि हम उन्हें प्रकृति की तुलना में तेज़ी से उपयोग नहीं कर रहे हैं।