La nourriture fraîche est si attrayante pour les astronautes qu'ils ont célébré avec une salade lorsqu'ils ont pu cultiver quelques têtes de laitue sur la Station spatiale internationale il y a trois ans. En 2021, les scientifiques espèrent faire pousser des haricots dans l'espace dans des planteurs de haute technologie développés à l'Université norvégienne des sciences et de la technologie (NTNU).

« Les astronautes aiment le jardinage et tout ce qui leur rappelle la vie sur terre. Ils aiment entretenir et arroser les légumes, et les faire germer, " dit Silje Wolff, physiologiste des plantes au Centre de recherche interdisciplinaire dans l'espace (CIRiS), qui fait partie de NTNU Social Research. Wolff vient de terminer une expérience qui impliquait de cultiver de la laitue pour la culture dans l'espace. La laitue a été plantée dans un sol artificiel fait de roche de lave. L'objectif est que les plantes poussent directement dans de l'eau additionnée de nutriments végétaux.

"Le rêve de tout astronaute est de pouvoir manger des aliments frais comme des fraises, tomates cerises ou tout ce qui est vraiment savoureux. Un jour, ce sera certainement possible. Nous envisageons une serre avec plusieurs variétés de légumes, " dit Wolff.

Les séjours les plus longs à la Station spatiale internationale ont été de six mois. Les personnes voyageant vers Mars devront être prêtes à rester dans l'espace pendant au moins un an. L'Agence spatiale européenne prévoit de construire une base lunaire en 2030 comme escale sur la route de Mars. La NASA prévoit de voler directement vers la planète avec une date d'atterrissage cible de 2030.

"La façon dont les voyages dans l'espace fonctionnent aujourd'hui, il est presque impossible d'emporter toutes les ressources dont vous avez besoin. C'est pourquoi nous devons développer un système biologique pour que les astronautes puissent produire leur propre nourriture, et recycler toutes les ressources, " dit Wolff.

Les astronautes d'aujourd'hui ne mangent que des aliments lyophilisés et emballés sous vide. "Les astronautes ont du mal à avoir peu d'appétit. Ils perdent souvent du poids. Aborder l'aspect psychologique de manger quelque chose de frais est l'un de nos objectifs. La nourriture emballée sous vide ne vous rappelle pas vraiment la nourriture. Avoir quelque chose de frais qui déclenche l'appétit et le bon récepteurs dans le cerveau est important, " dit Wolff.

NTNU et CIRiS collaborent avec des chercheurs italiens et français dans leur quête pour cultiver des aliments à base de plantes pour les longs voyages spatiaux. Le CIRiS teste les nouveaux équipements fabriqués par l'atelier technique de NTNU, des jardinières sophistiquées qui régulent toute l'eau, nutriments, gaz et air dont les plantes ont besoin. Dans l'espace, toute l'eau et la nourriture doivent être récupérées. Cela signifie que la fertilisation des plantes doit être aussi précise que possible.

Wolff a mené des expériences dans des chambres de croissance à régulation climatique aux Pays-Bas dans le cadre de cette recherche.

De tous les nutriments dont les plantes ont besoin, ils utilisent le plus l'azote. Au cours de ses expériences, Wolff a examiné différentes doses de nutriments et leur impact sur l'absorption d'eau par les plantes. "Nous avons découvert que les plantes peuvent, dans un sens, « sentir » la quantité de nutriments dont ils disposent. Lorsque la concentration en azote est très faible, la plante va absorber plus d'eau, et donc plus d'azote, jusqu'à ce qu'il atteigne un niveau optimal. La plante a un mécanisme qui s'allume lorsque le niveau d'azote est adéquat. Ensuite, il ajuste à la fois l'absorption d'azote et d'eau, " dit Wolff.

Tout ce qui peut être testé sur Terre est désormais réalisé. L'étape suivante consiste à faire pousser des haricots dans l'espace pour observer l'effet de l'absence de gravité sur la capacité des plantes à transporter l'eau et à absorber les nutriments. Simuler l'absence de gravité ne se fait pas sur Terre.

Les grains sont placés dans une centrifugeuse pour germer et pousser dans la station spatiale. La centrifugeuse est tournée pour simuler différents niveaux de gravité.

"L'art de faire pousser quelque chose dans l'espace peut être transféré à notre planète, " a déclaré Wolff. " C'est ainsi que nous créons une configuration qui produit à la fois les conditions de microgravité dans la station spatiale et la force d'un g qui existe sur Terre. "

Cela lui permettra de comparer comment les différents niveaux gravitationnels affectent les plantes dans l'espace. Sur Terre, la gravité fait monter l'air chaud tandis que l'air froid descend. Dans la station spatiale, l'air est plus stationnaire, et les astronautes ont toujours une faible fièvre en conséquence. Les végétaux sont également touchés.

"L'air stationnaire affecte une couche sur la face inférieure de la feuille où se trouvent les pores de la stomie. Lorsque la gravité disparaît, la couche limite dans les ouvertures en forme de fente s'épaissit. Cela réduit l'évaporation et fait augmenter la température des feuilles. La diffusion de vapeur d'eau dans l'environnement est un élément important de la régulation des plantes et peut être comparée à la transpiration pour refroidir le corps chez l'homme et l'animal, " dit Wolff.

La production alimentaire dans les villes offre une opportunité de produire plus de nourriture de la manière la plus durable. Les villes n'ont pas beaucoup de terre à cultiver, mais les résidents pourraient planter directement dans l'eau dans des systèmes fermés intérieurs où tous les aspects du climat sont réglementés. « Le recyclage et une fertilisation précise sont essentiels pour parvenir à une production alimentaire plus durable. En faisant pousser des plantes directement dans l'eau avec des nutriments dissous, la fertilisation et l'irrigation sont beaucoup plus faciles à contrôler, " dit Wolff.

« Les plantes deviennent moins sensibles aux carences nutritionnelles car les racines sont en contact direct avec les nutriments. Elles sont toujours capables d'accéder à de nouveaux nutriments par l'eau, et peut utiliser absolument tous les nutriments disponibles, contrairement au sol qui lie les nutriments et affecte leur disponibilité pour les racines. Et les racines ne pourrissent pas quand l'eau est mélangée avec un peu d'oxygène, " elle dit.