Alors que nous planifions des missions plus longues dans l’espace, sur la Lune, sur Mars et au-delà, nous devons trouver un moyen de nourrir nos astronautes lorsqu’ils ne peuvent pas recevoir de colis de réapprovisionnement de la Terre. Pour cela, il faut trouver le moyen de cultiver des aliments dans l’espace.
Les repas préconditionnés ne suffisent pas pour les missions de longue durée
Actuellement, la plupart des aliments consommés par les astronautes dans l’espace proviennent de la Terre. La NASA prépare et conditionne la nourriture consommée par ses astronautes à bord de la Station spatiale internationale (ISS) au Laboratoire des systèmes alimentaires spatiaux du Centre spatial Johnson et la livre par l’intermédiaire de véhicules de réapprovisionnement envoyés dans 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 longues et plus lointaines, il ne suffit pas. Lorsque nous nous embarquerons pour Mars, nous n’aurons pas le luxe d’être régulièrement ravitaillés par la Terre et nous ne pourrons pas transporter toute la nourriture dont nous aurons besoin en raison des limitations de poids. De plus, les vitamines contenues dans les aliments préemballés ont tendance à se dégrader avec le temps, ce qui pourrait entraîner des carences susceptibles de mettre en péril la santé des astronautes.
Il semble évident que si nous voulons nous lancer dans une grande aventure spatiale, nous devrons apprendre à cultiver notre propre nourriture dans l’espace.
Le problème de la culture des plantes dans l’espace
Sur Terre, avec un peu de terre, des graines, de l’eau et de la lumière, n’importe qui peut faire germer une plante – au moins pendant quelques jours. Dans l’espace, il est beaucoup plus difficile de faire pousser quoi que ce soit.
Il n’y a pas de gravité dans l’espace, ce qui complique immédiatement les choses. On ne peut pas faire pousser des plantes dans une jardinière ordinaire comme on le ferait sur Terre. Si vous essayez, la terre se désagrège et s’infiltre dans l’équipement, dans vos yeux et dans votre bouche.
L’eau se comporte également très différemment en apesanteur que sur Terre. Elle s’agglomère et colle aux surfaces, ce qui est mauvais pour les plantes, car cela rend la distribution de l’eau très difficile. L’eau peut flotter loin des racines, entraînant le flétrissement et la mort de la plante, ou s’accrocher aux racines et les sur-arroser, entraînant la noyade de la plante.
Il est également difficile d’obtenir suffisamment de lumière solaire dans l’espace. Il faudrait de nombreux hublots sur un vaisseau spatial pour y installer un jardin de taille raisonnable, ce qui est non seulement coûteux, mais aussi risqué en raison des débris spatiaux. Même si vous y parvenez, vous risquez de ne pas pouvoir bénéficier d’un ensoleillement suffisant si vous effectuez une mission qui vous éloigne de notre soleil. Par exemple, lorsque vous êtes proche de l’orbite de Mars, vous ne recevez que la moitié de la lumière que vous recevez en orbite terrestre.
Il y a ensuite le problème de l’espace disponible. Contrairement à l’agriculture sur Terre, où l’espace est abondant, tout produit cultivé à bord d’un vaisseau spatial doit l’être de la manière la plus efficace possible afin de maximiser l’espace utilisé.
La NASA cultive la nourriture dans l’espace de manière inventive
Compte tenu de tous les défis liés à la culture de plantes dans l’espace, la NASA a dû développer de nouvelles technologies spécifiquement adaptées à la culture d’aliments dans l’espace. Trois d’entre elles sont remarquables : le système de production végétale, l’habitat végétal avancé et la recherche biologique dans des conteneurs.
Le système de production végétale
Le système de production végétale, ou Veggie 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 occasionnellement des aliments frais aux astronautes. Veggie a la taille d’un bagage à main et peut contenir environ 6 plantes. Il y a actuellement deux unités à bord de l’ISS, et elles figureront probablement dans le vaisseau spatial qui remplacera l’ISS lorsqu’elle sera désorbitée.
Veggie résout le problème de la culture des plantes dans l’espace en utilisant des coussins de plantes. Ces coussins sont de petits paquets contenant du substrat, de l’engrais et des mèches de germination. Les graines sont placées dans la mèche et de l’eau est périodiquement injectée dans le coussin. L’eau et les nutriments remontent le long de la mèche jusqu’à la graine, et des LED placées au-dessus des plantes simulent la lumière du soleil, ce qui permet aux plantes de germer et de pousser. Veggie a réussi à faire pousser toutes sortes de plantes, y compris de la laitue, du chou et, ce qui est bien connu, des fleurs de Zinnia.
L’habitat végétal avancé
L’Advanced Plant Habitat (APH) est une autre chambre de culture à bord de l’ISS, mais contrairement à Veggie, l’APH est entièrement fermé et automatisé. Il ajuste automatiquement la température, la teneur en oxygène, les niveaux d’humidité, la lumière et d’autres paramètres en fonction de ce qui est idéal pour la plante cultivée. Il est également équipé de caméras et de plus de 180 capteurs qui envoient des informations en temps réel sur la croissance des plantes à une équipe du Centre spatial Kennedy.
L’APH est principalement utilisé pour la recherche sur les plantes. Lorsque la récolte est prête, l’équipage prélève des échantillons, puis les congèle ou les fixe 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.
La recherche biologique dans des conteneurs
Le BRIC (Biological Research in Canisters) est une installation utilisée pour étudier les effets 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 encore en cours d’élaboration, mais on espère que le système nous en dira plus sur la façon dont l’espace affecte les gènes des plantes et sur ce que nous devrons faire pour que les plantes soient mieux adaptées pour survivre dans l’espace.
La prochaine étape : Cultiver des plantes sur la Lune
Jusqu’à présent, nos aventures de jardinage dans l’espace se sont déroulées à bord de vaisseaux spatiaux utilisant des ressources apportées de la Terre. Mais si nous voulons être de véritables explorateurs de l’espace, nous devrons être capables d’utiliser les ressources disponibles sur place pour cultiver notre nourriture lorsque nous voyagerons sur d’autres planètes. Pensez à des serres sur la Lune, sur Mars et partout où nous déciderons de voyager.
À cette fin, des expériences ont été menées pour déterminer s’il était possible de faire pousser des plantes sur la Lune. En 2022, des scientifiques de l’université de Floride ont annoncé qu’ils avaient réussi à faire pousser des plantes dans le sol lunaire recueilli lors des précédentes missions Apollo.
Les plantes cultivées dans le sol lunaire n’avaient pas l’air aussi saines que le groupe témoin, et lorsque les scientifiques les ont broyées pour examiner leurs gènes, ils ont constaté qu’elles présentaient davantage de signes de stress oxydatif. Cette découverte n’en reste pas moins importante, car elle nous a montré comment les plantes se comportent dans le sol lunaire. Maintenant que nous le savons, nous pouvons en tenir compte lorsque nous préparons le sol pour l’agriculture, et même modifier nos plantes pour qu’elles y poussent mieux.
La culture de plantes sur la Lune nous donnera également l’expérience nécessaire pour cultiver sur Mars et au-delà. Il existe déjà des preuves prometteuses de la faisabilité d’un jardin spatial sur Mars. Des chercheurs de l’université et de la recherche de Wageningen, aux Pays-Bas, ont réussi à cultiver des plantes dans un sol dont les caractéristiques physiques et chimiques sont proches de celles du sol martien.
Conclusion
Si nous voulons espérer établir des colonies sur Mars ou nous lancer dans des missions spatiales de longue durée, nous aurons besoin de nourriture pour subvenir aux besoins de nos astronautes. Cela signifie que l’agriculture spatiale devra progresser à pas de géant.
Faire pousser des plantes dans des environnements stériles depuis des millions d’années n’est pas une mince affaire, mais les recherches sont prometteuses et, qui sait, peut-être que dans quelques décennies, les astronautes dans l’espace seront complètement autosuffisants pour leurs besoins alimentaires.
