Si l'humanité veut repousser les limites de l'exploration spatiale, nous allons avoir besoin de plantes pour nous accompagner. Pas seulement des épinards ou des pommes de terre, cependant, les plantes peuvent faire bien plus que simplement nous nourrir.

Une expérience scientifique visant à démontrer les capacités des plantes dans l'espace est arrivée à la Station spatiale internationale et est prête à commencer à relayer les données. L'expérience, selon Ming Hammond, professeur de chimie et scientifique en chef du projet à l'Université de l'Utah, évaluera en temps réel si les plantes sont conçues pour bio-fabriquer des protéines spécifiques, dans un processus appelé biologie synthétique, peut le faire dans l'espace. L'expérience a commencé le 18 décembre et se poursuivra jusqu'au 28 décembre.

"Il y a beaucoup de promesses, potentiel et espérons que nous pourrons utiliser les outils développés en biologie synthétique pour résoudre des problèmes, " Hammond dit, "pas seulement que vous trouveriez dans l'espace, mais où vous avez une limitation extrême des ressources."

l'implication de Hammond dans cette expérience, appelé Hydra-1, a commencé à l'Université de Californie, Berkeley, avant son récent déménagement aux États-Unis. Elle et l'étudiante diplômée de Berkeley, Rebekah Kitto, se sont jointes à une "équipe très multidisciplinaire", Hammond dit, de scientifiques et d'ingénieurs cherchant à réaliser des expériences de biologie synthétique dans l'espace.

La biologie synthétique est un domaine qui conçoit des systèmes biologiques. Dans ce cas, l'équipe considère les plantes comme des bio-usines potentielles. Chaque organisme produit naturellement d'innombrables protéines dans le cadre de sa fonction biologique, alors pourquoi ne pas concevoir une usine pour produire, dire, un médicament nécessaire ou un polymère qui pourrait être utile dans de futures missions d'exploration spatiale à long terme ?

"L'avantage est que vous pouvez emporter des graines avec vous, " dit Hammond. "Ils sont très légers. Ils poussent et gagnent de la biomasse en utilisant le CO 2 que nous expirons. Et si ces plantes peuvent produire des protéines à la demande, nous savons que les plantes sont capables de produire des anticorps antiviraux et anticancéreux à grande échelle. »

La biologie synthétique est déjà établie sur Terre. Mais traduire cette même technologie en vols spatiaux nécessite un ensemble de considérations différent. Hammond et son équipe ont rencontré bon nombre de ces contraintes lors de l'adaptation de leur expérience pour fonctionner dans une petite enceinte en forme de cube, et sans s'occuper de l'équipage de la station spatiale. L'enceinte est de la même taille (10 cm de côté) que les petits CubeSats à bas prix qui gagnent en popularité.

Pour une expérience sur terre, les chercheurs ont pu tester des échantillons de plantes au fur et à mesure de leur croissance pour voir si elles produisaient la protéine souhaitée. Mais ce n'est pas une option dans l'espace—au début de la planification, l'équipe ne savait même pas si elle récupérerait l'expérience à la fin.

L'équipe a donc décidé de concevoir des plantes pour qu'elles changent de couleur au fur et à mesure qu'elles produisaient la protéine cible, et suivre les progrès avec une caméra. C'est une solution élégante et innovante, sur la base d'une méthode précédemment publiée, mais adapté aux contraintes d'un cube dans l'espace.

"Nous devions prendre quelque chose qui fonctionnait à merveille dans les conditions les plus soigneusement contrôlées et stimulantes, " Hammond dit, "et le faire fonctionner dans des conditions très strictes, conditions difficiles et difficiles sans intervention humaine dans le cube végétal." Le cube végétal a été conçu avec la vision prospective de préparer les études de croissance des plantes sur la Lune, et la mission Hydra-1 est une étape de développement technologique vers cet objectif.

L'équipe de collaborateurs s'étend sur deux continents, avec d'autres partenaires du NASA Ames Research Center, l'Université internationale de l'espace, et l'Université de Strasbourg. Mais en tant que l'un des principaux scientifiques de l'expérience, Hammond surveillera les données de l'expérience, et mener l'expérience de contrôle Earthbound correspondante, ici à l'Université de l'Utah. L'expérience de contrôle fera pousser les mêmes plantes, conçu pour produire la même protéine, mais en retard d'un jour sur l'expérience sur la station spatiale, afin que les chercheurs puissent faire correspondre les conditions de température des deux expériences.

L'expérience complète prendra 10 jours. "Au quatre ou cinq jours, nous devrions savoir si l'expérience a fonctionné, " dit Hammond. " Il y a tellement de variables auxquelles nous ne pouvons pas connaître les réponses. " En janvier, le cube reviendra sur Terre et sera analysé plus avant à Strasbourg. "Je prévois que cette expérience nous prépare à faire plus d'expériences de chimie dans l'espace!" dit Hammond.

Du côté de l'ingénierie, l'expérience Hydra-1 aidera à développer un cadre, via une société commerciale appelée ICE-Cubes, commercialiser à l'avenir des expériences spatiales similaires basées sur des cubes.

Il faut beaucoup de temps et d'efforts pour mettre du matériel dans l'espace, et Hammond apprécie les nombreuses heures de travail que l'équipe a consacrées au cours des deux dernières années. « Nous sommes un petit groupe de bénévoles dévoués, " dit-elle. " Au cours des deux dernières semaines, les gens ont travaillé sans arrêt pour réparer les choses de dernière minute qui se sont produites avant le lancement. Je suis juste vraiment fier de l'effort que tout le monde a fait pour nous amener à ce point."

Hammond et sa famille se sont rendus au Centre spatial Kennedy de la NASA pour assister au lancement de son expérience le 5 décembre, qui était niché dans une fusée SpaceX Falcon 9 lors d'une mission de ravitaillement vers la Station spatiale internationale. "Je pense que la plupart d'entre nous ressentent l'attrait et l'excitation suscités par l'émerveillement de lever les yeux et de penser aux humains vivant et travaillant dans la station spatiale, " dit-elle. " C'était une opportunité incroyable de partager le lancement avec mon fils de 6 ans et d'autres membres de la famille. De toutes les choses que j'ai faites en science ceci, pour eux, est celui qui inspire probablement le plus d'intérêt et de respect."