Comment la NASA cultive des plantes dans l'espace
Alors que nous planifions des missions plus longues dans l'espace, la Lune, Mars, et au-delà, nous aurons besoin d'un moyen de garder nos astronautes nourris lorsqu'ils ne peuvent pas obtenir de forfaits de réapprovisionnement de la Terre. Cela signifie trouver comment cultiver des aliments dans l'espace.
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Les repas préemballés ne le coupent pas pour les longues missions
Actuellement, la plupart des astronautes alimentaires mangent dans l'espace proviennent de la Terre. La NASA prépare et emballe la nourriture que ses astronautes à bord de la Station spatiale internationale (ISS) consomment au Space Foods Systems Laboratory au Johnson Space Center et le livre via des véhicules de réapprovisionnement envoyés à l'espace tous les 40 à 45 jours.
Ce système fonctionne en raison de la distance relativement courte entre l'ISS et la Terre, mais pour des missions plus approfondies et plus longues, elle ne le coupera tout simplement pas. Lorsque nous finirons par nous lancer dans notre voyage vers Mars, nous n'aurons pas le luxe des expéditions régulières de réapprovisionnement de la Terre, et nous ne pouvons pas simplement transporter toute la nourriture dont nous avons besoin en raison de limitations de poids. Sans oublier, les vitamines des aliments préemballés ont tendance à se décomposer avec le temps, ce qui pourrait entraîner des carences qui pourraient présenter un risque pour la santé des astronautes.
Il semble assez clair que si nous allons nous lancer dans une grande aventure spatiale, nous devrons apprendre à cultiver notre propre nourriture dans l'espace.
Le problème avec les plantes en croissance dans l'espace
Sur Terre, armé de terre, de graines, d'eau et de soleil, même un pouce noir certifié comme moi peut faire germer une plante – du moins pendant quelques jours. Dans l'espace, il est beaucoup plus difficile de développer quoi que ce soit.
Il n'y a pas de gravité dans l'espace, et cela jette immédiatement une clé dans les choses. Vous ne pouvez pas faire pousser des plantes dans un planteur ordinaire comme vous le feriez sur Terre. Essayer entraînerait la rupture du sol et de tout entrer, de l'équipement aux yeux et à la bouche.
L'eau se comporte également très différemment en zéro gravité que sur terre. Il se regroupe et s'en tient aux surfaces, ce qui est mauvais pour les plantes car il rend la distribution de l'eau très difficile. L'eau pourrait s'éloigner des racines, ce qui fait se flétrir la plante et mourir, ou il peut s'accrocher aux racines, et les trop déborder, provoquant la noyade de la plante.
Obtenir suffisamment de soleil est également un peu délicat dans l'espace. Vous auriez besoin de beaucoup de fenêtres sur un vaisseau spatial pour soutenir un jardin de taille raisonnable, qui est non seulement cher, mais risqué en raison de la jonque d'espace. Même si vous l'avez géré, vous pourriez toujours ne pas pouvoir obtenir suffisamment de soleil si vous êtes en mission qui vous éloigne de notre soleil. Par exemple, une fois que vous êtes près de l'orbite de Mars, vous n'obtenez qu'environ la moitié de la lumière que vous faites en orbite terrestre.
Ensuite, il y a le problème de l'espace (jeu de mots). Contrairement à l'agriculture sur Terre, où l'espace est abondant, tous les produits cultivés sur des vaisseaux spatiaux doivent être effectués aussi efficacement que possible pour maximiser les biens immobiliers limités.
Façons inventives de la NASA cultive dans l'espace
Compte tenu de tous les défis associés aux plantes en croissance dans l'espace, la NASA a dû développer de nouvelles technologies spécifiquement adaptées à la culture de la nourriture dans l'espace. Il y en a trois à noter: le système de production de légumes, l'habitat avancé de la plante et la recherche biologique dans les cartouches.
Le système de production de légumes
Le système de production de légumes, ou végétarien, comme on l'appelle affectueusement, est un jardin à bord de l'ISS conçu pour aider la NASA à étudier la croissance des plantes en microgravité et à fournir des aliments frais occasionnels aux astronautes. Veggie a à peu près la taille d'un bagage à main et peut contenir environ 6 usines. Il y a actuellement deux unités à bord de l'ISS, et ils figureront probablement dans tout le vaisseau spatial remplacer l'ISS lorsqu'il sera finalement désorbé.
Veggie résout le problème de la culture des plantes dans l'espace en utilisant des oreillers végétaux pour faire pousser des cultures. Ces oreillers sont de petits paquets qui contiennent un substrat, des engrais et des mèches de germination. Les graines sont placées dans la mèche et l'eau est périodiquement injectée dans l'oreiller. L'eau et les nutriments coulent la mèche vers la graine, et les banques LED placées au-dessus des plantes simulent la lumière du soleil, permettant aux plantes de germer et de se développer. Veggie a développé avec succès toutes sortes de plantes, y compris la laitue, le chou et, célèbre, les fleurs de Zinnia.
L'habitat végétal avancé
L'habitat de plante avancée (APH) est une autre chambre de croissance à bord de l'ISS, mais contrairement aux légumes, l'APH est entièrement fermée et automatisée. Il ajuste automatiquement la température, la teneur en oxygène, les niveaux d'humidité, la lumière et d'autres paramètres à ce qui est idéal pour la plante qu'il pousse. Il dispose également de caméras et de plus de 180 capteurs qui envoient des informations en temps réel sur la croissance des usines à une équipe du Kennedy Space Center.
L'ACPH est principalement utilisé pour la recherche sur les plantes. Lorsque la récolte est prête, l'équipage prélève des échantillons, puis les congeler ou les réparer chimiquement, avant de les renvoyer sur terre où ils peuvent être étudiés afin que les scientifiques puissent comprendre l'impact de l'espace sur leur croissance.
Recherche biologique dans les bidons
Le BRIC est une installation utilisée pour étudier l'effet de l'espace sur les petits organismes. La dernière version, appelée Bric-LED, se développe pour faire pousser de minuscules plantes dans l'espace.
Le matériel est toujours en cours, mais on espère que le système nous en dira plus sur la façon dont l'espace affecte les gènes végétaux et ce que nous devrons faire pour rendre les plantes mieux équipées pour survivre dans l'espace.
L'étape suivante: les plantes en croissance sur la lune
Jusqu'à présent, nos aventures de jardinage dans l'espace ont eu lieu à bord du vaisseau spatial en utilisant des ressources apportées par la Terre. Mais si nous devons être de vrais explorateurs spatiaux, nous devrons pouvoir utiliser les ressources disponibles sur place pour cultiver notre nourriture lorsque nous voyageons vers d'autres surfaces. Pensez aux serres sur la lune, Mars et partout où nous décidons de voyager.
À cette fin, il y a eu des expériences pour voir si nous pouvons faire pousser des plantes sur la lune, et en 2022, des scientifiques de l'Université de Floride ont signalé qu'ils avaient réussi des plantes dans des sols lunaires collectés lors de missions Apollo précédentes.
Les plantes cultivées dans le sol lunaire n'étaient pas aussi saines que le groupe témoin, et lorsque les scientifiques les ont fondés pour regarder leurs gènes, ils ont constaté qu'ils montraient plus de signes de stress oxydatif. Mais la découverte était encore très importante car elle nous a montré comment les plantes se comportent dans le sol lunaire. Maintenant que nous le savons, nous pouvons le rendre compte lorsque nous préparons le sol à l'agriculture, et même modifier nos plantes à mieux y développer.
Les plantes croissantes sur la lune nous donneront également l'expérience dont nous avons besoin pour l'agriculture sur Mars et au-delà. Déjà, il existe des preuves prometteuses qu'un jardin spatial sur Mars est possible. Des chercheurs de l'Université de Wageningen et de la recherche aux Pays-Bas ont réussi à cultiver des cultures dans un sol presque physique et chimique au sol martien réel.
Si nous devons avoir un espoir d'établir des colonies sur Mars ou de se lancer dans des missions spatiales à long terme, nous aurons besoin de nourriture pour soutenir nos astronautes. Cela signifie que l'agriculture spatiale devra s'améliorer à pas de géant. La croissance des plantes dans des environnements qui est stérile depuis des millions d'années n'est pas une petite tâche, mais la recherche est prometteuse, et qui sait, peut-être que dans quelques décennies, les astronautes de l'espace seront complètement autosuffisants pour leurs besoins alimentaires.
