Des techniques avancées de génie biologique émergent rapidement et peuvent conduire à des approches innovantes pour les techniques de fabrication biologique in situ utilisant des microbes et des plantes, et fournir les moyens de créer des technologies durables pour l'exploration spatiale future et les applications terrestres. Crédit :NASA
Les terriens peuvent-ils vivre sur Mars ? Ils peuvent s'ils développent l'autosuffisance. La NASA parie sur une équipe multi-institutions des meilleurs et des plus brillants, y compris des scientifiques de l'Université d'État de l'Utah, pour créer la technologie nécessaire et la mettre entre les mains des futurs pionniers de Mars.
Le biochimiste Lance Seefeldt et le botaniste Bruce Bugbee sont au premier plan des 15 millions de dollars, projet de cinq ans annoncé le 16 février 2017, par la NASA pour lancer le nouveau Space Technology Research Institute, "Centre pour l'utilisation du génie biologique dans l'espace" ou CUBES.
"C'est une aventure vraiment passionnante, " dit Seefeldt, professeur au département de chimie et biochimie de l'USU. "La NASA va au-delà des projets en orbite proche de la Terre et investit dans des technologies pour rendre les missions spatiales de longue durée possibles et durables."
Considérez le défi qui attend les astronautes de Mars, il dit.
"Il faut au moins deux ans pour s'approvisionner de la Terre à Mars, " Seefeldt dit. " Cette ligne d'approvisionnement est trop lente et coûteuse, les explorateurs de Mars nouvellement arrivés devront donc générer leur propre nourriture, les produits pharmaceutiques et les infrastructures.
Bugbee dit que chaque once de la charge utile d'une fusée augmente le coût de son lancement dans l'espace.
"L'adage commun tout vaut son pesant d'anneaux d'or particulièrement vrai dans l'espace, " il dit.
Professeur au Département des plantes de l'USU, Sols et Climat, Bugbee collabore avec la NASA depuis plus de 30 ans pour étudier les systèmes de régénération et les effets de la microgravité sur les plantes.
Cultiver de la nourriture et produire d'autres produits de première nécessité, même sur une Terre riche en oxygène et en azote, n'est pas un mince défi. Il y a à peine un siècle, les chimistes allemands Haber et Bosch ont trouvé un moyen de capter l'azote, dont dépendent tous les êtres vivants mais ne peuvent accéder depuis les airs, et produire des quantités à l'échelle commerciale d'engrais de maintien de la vie. Comment les fermiers de Mars accompliront-ils une tâche plus compliquée ?
"Pour Mars, nous n'avons que du dioxyde de carbone, un peu d'azote et peu d'eau de surface pour travailler, " dit Seefeldt.
Représentation d'une station martienne, où les explorateurs de Mars créent une communauté autosuffisante. Les chercheurs de l'Université d'État de l'Utah, Lance Seefeldt et Bruce Bugbee, font partie du Space Technology Research Institute «CUBES» financé par la NASA, qui vise à rendre possible la culture de nourriture sur Mars. Crédit :Bossinas, Nasa
Heureusement, le chimiste de l'USU dépasse déjà Haber-Bosch parce que, aussi révolutionnaire soit-il, la technologie du 20e siècle repose sur les combustibles fossiles et porte une empreinte carbone lourde.
"Nous savons que nous pouvons initier la fixation de l'azote - le processus par lequel l'azote est converti en ammoniac - en utilisant des bactéries et c'est la direction que nous suivrons pour déterminer comment accomplir cette tâche sur Mars, " Seefeldt dit. " Pour ce faire, nous avons besoin de lumière et bien qu'elle soit plus dispersée sur Mars que sur Terre, c'est disponible."
Une fois cet obstacle franchi, il s'agit de la production alimentaire et qui de mieux pour relever ce défi que Bugbee, dont les travaux sur tous les aspects de la culture de plantes dans des systèmes fermés ont aidé les astronautes et les cosmonautes à faire pousser des plantes à bord de la navette et de la Station spatiale internationale (ISS). Mais ce travail n'a pas été avec une petite culture soigneusement gérée après l'autre parce que, il y a près de 12 ans, le financement de la NASA a été coupé et l'agence a interrompu presque toutes les recherches biologiques. Bugbee et ses collègues de l'USU Scott Jones, pédologue et Gail Bingham, professeur émérite de phytologie, a continué, avec des collaborateurs russes, pour recueillir des données et envoyer des plantes et des chambres de croissance à l'ISS sur des fusées russes.
« Le défi principal est de faire pousser des aliments à partir de déchets recyclés dans un petit systeme ferme, " dit Bugbee. " Explorer Mars signifie un recyclage presque parfait de l'eau, nutriments, des gaz et des parties de plantes qui ne sont pas consommés. Nous allons commencer par un recyclage, système hydroponique et s'étendre progressivement pour inclure le sol martien."
Bruce Bugbee, professeurs de l'Université d'État de l'Utah, la gauche, et Lance Seefeldt sont des enquêteurs du nouvel institut de recherche en technologie spatiale « CUBES » de la NASA, qui développe des moyens de pérenniser les missions spatiales de longue durée. Crédit :Mary-Ann Muffoletto, Université d'État de l'Utah
Il ajoute que la vie sur Mars sera soutenue par un régime strictement végétalien, parce que les produits animaux sont trop chers à produire. Certains suggèrent que les explorateurs spatiaux à long terme devraient simplement vivre de pilules vitaminées, nourriture séchée et eau, mais Bugbee prévient qu'il y a beaucoup de choses que nous ignorons sur l'importance de la diversité alimentaire.
"Tous les jours, nous mangeons des produits de centaines de plantes, " dit-il. " La plupart des diététiciens recommandent une alimentation à base d'au moins une centaine de plantes diverses; Les ingénieurs de la NASA aimeraient faire pousser seulement cinq plantes environ. La réponse est quelque part entre les deux."
Seefeldt dit de mettre de la nourriture sur la table, que ce soit sur Terre ou sur Mars, ne doit pas être tenu pour acquis.
"Ici sur Terre, dans des régions telles que l'Afrique frappée par la sécheresse, où l'infrastructure n'est pas encore en place pour profiter d'une technologie centenaire, nous sommes toujours confrontés au défi de produire suffisamment de protéines pour nourrir les personnes affamées, ", dit-il. "Ce que nous apprenons en nourrissant les gens sur Mars fera progresser nos efforts sur cette planète."
Seefeldt salue les efforts de l'équipe multi-institutions, qui comprend des chercheurs de l'Université de Californie, Berkeley; l'Université de Californie, Davis et l'Université de Stanford, ainsi que les partenaires industriels Autodesk et Physical Sciences, Inc.
"Nous applaudissons particulièrement le chercheur principal Adam Arkin de l'UC Berkeley, qui a pris cette collection diversifiée de scientifiques et d'expertise et lui en a donné une, voix forte, " dit-il. " C'est une équipe exceptionnelle et ses efforts créeront des opportunités incroyables pour les étudiants de chacune de ces universités. "
