Si les humains doivent voyager vers des destinations lointaines dans l'espace comme la lune ou Mars, ils auront besoin de moyens de vivre pendant de longues périodes. Et l'un des principaux défis de cela comprend comment avoir de la nourriture et de l'eau sûres à manger et à boire loin de la Terre.

Sur la Station spatiale internationale (ISS), les astronautes peuvent se ravitailler depuis la Terre à partir d'engins spatiaux cargo visitant la station spatiale, en seulement six heures pour y arriver. Mais le temps de trajet vers Mars est de huit mois minimum. Et si vous êtes sur la planète rouge, vous devez faire cavalier seul.

Les scientifiques ont travaillé pour résoudre ce problème. Ils ont cherché des moyens pour les astronautes de produire leur propre eau propre et de cultiver leur propre nourriture. Et tout aussi important, ils s'assurent de réduire tout risque de contamination, pour garder les astronautes aussi sûrs et en bonne santé que possible lors de missions de longue durée.

Eau propre

L'eau potable est quelque chose que beaucoup d'entre nous tiennent pour acquis sur Terre, mais dans les missions spatiales, c'est plus difficile à trouver. L'ISS recycle une grande partie de son eau à l'aide de produits chimiques, mais il dépend toujours d'importants envois d'eau de la Terre pour donner à ses astronautes l'accès à de l'eau propre.

Un projet baptisé BIOWYSE espérait trouver une solution au problème de l'eau pour les missions longues. Le projet a cherché des moyens de stocker l'eau pendant de longues périodes, surveiller en temps réel la contamination microbienne, puis distribuez de l'eau potable propre chaque fois que nécessaire en décontaminant l'eau avec une lumière UV plutôt que des produits chimiques.

« Nous voulions un système où vous allez de A à Z, du stockage de l'eau à la mise à disposition de quelqu'un à boire, " a déclaré le Dr Emmanouil Detsis, le coordinateur de BIOWYSE. "Cela signifie que vous stockez l'eau, vous êtes en mesure de surveiller la biocontamination, vous pouvez désinfecter si vous le devez, et enfin vous livrez à la coupe pour boire.

Le résultat final était une machine entièrement automatisée qui pouvait effectuer toutes ces tâches. "Quand quelqu'un veut boire de l'eau, vous appuyez sur le bouton, " dit le Dr Detsis. L'eau est vérifiée, décontaminé si nécessaire, puis livré. "C'est comme une fontaine à eau, " il a dit.

Les scientifiques explorent comment décontaminer l'eau qui a été stockée dans l'espace pendant longtemps avec la lumière UV plutôt qu'avec des produits chimiques. Crédit image—Consortium BIOWYSE

La machine pourrait même analyser des échantillons de surfaces humides à l'intérieur d'un vaisseau spatial pour voir s'ils avaient été contaminés et étaient dangereux pour les astronautes. " A l'intérieur de l'habitat fermé, vous commencez à voir l'humidité s'accumuler et vous pouvez avoir des coins ou des zones où ils ne sont pas propres, " a déclaré le Dr Detsis. " Nous avons donc développé quelque chose qui pourrait vérifier ces zones de manière rapide. "

Le projet a développé un prototype de cette machine sur Terre, mesurant environ un mètre de long, avec l'idée qu'une version plus petite pourrait être utilisée quelque part comme l'ISS. Finalement, cependant, l'idée était qu'un système comme BIOWYSE pourrait être utile pour une exploration future, et le prototype reste disponible pour toutes les missions applicables à l'avenir.

"Le système est conçu en pensant aux futurs habitats, " dit le Dr Detsis. " Donc une station spatiale autour de la lune, ou un laboratoire de terrain sur Mars dans les décennies à venir. Ce sont des endroits où l'eau a pu rester là quelque temps avant l'arrivée de l'équipage."

Autosuffisance

L'eau est difficile à trouver, mais il n'est pas rare dans le système solaire. La Lune et Mars ont toutes deux de la glace qui pourrait théoriquement être transformée en eau potable. Mais une perspective plus difficile pour l'autosuffisance est la nourriture - toute nourriture pour les astronautes doit être apportée de la Terre.

Il existe des idées en développement sur la façon de cultiver de la nourriture sans missions de réapprovisionnement constantes. Depuis plusieurs années sur l'ISS, les astronautes ont utilisé des machines comme le système européen de culture modulaire (EMCS), lancé en 2006, pour rechercher la croissance de plantes telles que le cresson de thale. L'ECMS a été remplacé par une machine similaire appelée Biolab en 2018.

Dr Ann-Iren Kittang Jost du Centre de recherche interdisciplinaire dans l'espace (CIRiS) en Norvège, était le coordinateur du projet sur TIME SCALE, un projet qui cherchait des moyens de développer un nouveau système pour faire pousser des plantes qui peuvent être consommées sans danger dans l'espace. Lorsque le Dr Kittang Jost a lancé le projet, l'EMCS était déjà dans l'espace depuis une dizaine d'années et il était temps de le moderniser, elle dit.

"Nous (avons besoin) de technologies de pointe pour cultiver de la nourriture pour la future exploration spatiale vers la Lune et Mars."

Dr Ann-Iren Kittang Jost, Centre de recherche interdisciplinaire dans l'espace, Norvège

TIME SCALE visait à produire une méthode pour recycler l'eau et les nutriments à l'intérieur d'une future machine de culture, et aussi surveiller plus facilement la santé des plantes, développer une idée de « serre » dans l'espace.

"Nous (avons besoin) de technologies de pointe pour cultiver de la nourriture pour la future exploration spatiale vers la Lune et Mars, " elle a dit, ainsi que de nouvelles idées. « Nous avons pris (l'ECMS) comme point de départ pour définir des concepts et des technologies afin d'en savoir plus sur la culture des cultures et des plantes en microgravité. »

TIME SCALE a imaginé une machine qui aurait un plus grand espace pour faire pousser des plantes que l'EMCS de la taille d'une valise, avec plus de fonctionnalités. "Nous avons construit un prototype démontrant que nous pouvions recycler les nutriments et que nous pouvions y faire pousser de la salade ou de la laitue, " a déclaré le Dr Kittang Jost. "Nous pourrions les produire, et surveiller les nutriments dans l'eau. Nous avons prouvé le concept."

Comme pour le Biolab et l'ECMS, le prototype a été conçu pour utiliser une centrifugeuse rotative pour simuler la gravité sur la lune et sur Mars afin de mesurer l'absorption de nutriments ou d'eau par les plantes, par exemple. De telles idées ne pourraient pas seulement être utiles pour les voyages dans l'espace, mais pour les gens sur Terre aussi. « Il est important de trouver des synergies avec les défis que nous avons sur le terrain, " a déclaré le Dr Kittang Jost. Et cela inclut de trouver des moyens de réutiliser les nutriments et l'eau dans nos propres serres, for example by improving sensor technology and developing better ways to monitor nutrients and plant health.

Mondes

In order to travel to and even live on worlds like the moon and Mars, technologies like these will be crucial—allowing astronauts to be self-sustainable when they are far from Earth. And making sure any water stored at these locations is decontaminated and safe to drink is very important.

"It will not be like the ISS, " said Dr. Detsis. "You are not going to have a constant crew all the time. There will be a period where the laboratory might be empty, and will not have crew until the next shift arrives in three or four months (or longer). Water and other resources will be sitting there, and it may build up microorganisms."

Dr. Kittang Jost says that in terms of producing safe food, we are nearing the goal of having a system that can be used on future missions. "We're quite close, " she said. "It's a challenge of course. But building a greenhouse should be feasible."