Suite à un nouveau projet de loi de la NASA, votée en mars par le Congrès américain et qui autorise des dépenses de 19,5 milliards de dollars pour l'exploration spatiale en 2017, les missions habitées vers Mars sont plus proches de la réalité que jamais.

Alors que les entreprises publiques et privées se préparent pour un retour sur la Lune et les premiers pas humains sur la planète rouge, il y a un regain d'intérêt pour garder les gens en vie et productifs dans ces environnements extrêmes. Les plantes, et en particulier les plantes cultivées, sera une composante majeure des systèmes régénératifs de maintien de la vie proposés, car ils fournissent de la nourriture, oxygène, nettoyer le dioxyde de carbone, et l'aide au recyclage de l'eau - le tout de manière auto-régénérante ou « biorégénérative ». Sans aucun doute, les plantes sont indispensables à toute mission d'exploration spatiale habitée d'une durée suffisamment longue (en termes de temps et de distance). Il y a eu beaucoup de recherches dans ce domaine - des recherches qui ont non seulement fait progresser l'agriculture dans l'espace, mais a également entraîné de nombreuses avancées terrestres (par exemple, Éclairage LED pour serres et applications agricoles verticales ; nouvelles techniques de propagation des pommes de terre de semence, etc.)

Un article récent du Dr Raymond M. Wheeler du NASA Kennedy Space Center, désormais disponible en libre accès dans la revue Agriculture ouverte , fournit un compte rendu informatif et complet des diverses contributions internationales historiques et actuelles au maintien de la vie biorégénérative et à l'utilisation de l'agriculture en environnement contrôlé pour l'exploration de l'espace humain. Couvrant tous les développements majeurs des équipes internationales, il relie certains de ces travaux au transfert de technologie qui s'avère précieux ici sur Terre.

Les recherches dans le domaine ont commencé dans les années 50 et 60 à travers les travaux de Jack Myers et d'autres, qui a étudié les algues pour la production d'oxygène et l'élimination du dioxyde de carbone pour l'US Air Force et la National Aeronautics and Space Administration (NASA). Des études sur la production d'algues et l'agriculture en milieu contrôlé ont également été menées par des chercheurs russes à Krasnoyarsk, Sibérie à partir des années 1960 avec des tests avec des équipages humains dont l'air, l'eau, et une grande partie de leur nourriture était fournie par le blé et d'autres cultures. La NASA a lancé son programme Controlled Ecological Life Support Systems (CELSS) au début des années 1980 avec des tests axés sur la production de blé en environnement contrôlé, soja, Patate, salade, et patate douce. Les résultats de ces études ont ouvert la voie à la réalisation d'essais dans un espace de 20 m2, chambre fermée à l'atmosphère située au Kennedy Space Center.

A peu près au même moment, Des chercheurs japonais ont développé une installation d'expérimentation écologique fermée (CEEF) dans la préfecture d'Aomori pour mener des études en système fermé avec des plantes, humains, animaux, et les systèmes de recyclage des déchets. CEEF disposait de 150 m2 de surface végétale, qui a fourni un régime presque complet ainsi qu'une régénération de l'air et de l'eau pour deux humains et deux chèvres.

Le projet MELiSSA de l'Agence spatiale européenne a débuté à la fin des années 1980 et a poursuivi des approches écologiques pour fournir du gaz, recyclage de l'eau et des matériaux pour le maintien de la vie dans l'espace, et plus tard élargi pour inclure les tests sur les plantes.

Une équipe de recherche canadienne de l'Université de Guelph a lancé un centre de recherche pour la recherche sur les cultures spatiales en 1994. Quelques années plus tard, ils ont ensuite développé des chambres de production de plantes hypobares sophistiquées à l'échelle de la canopée pour tester les cultures pour l'espace, et ont depuis étendu leurs tests à un large éventail de sujets liés à l'agriculture en environnement contrôlé.

Plus récemment, un groupe de l'Université Beihang à Pékin conçu, construit et testé une installation de survie fermée (Lunar Palace 1), qui comprenait un module agricole de 69 m2 pour l'air, l'eau, et la production alimentaire pour trois humains.

À la suite de ces études internationales en agriculture spatiale, de nouvelles technologies et découvertes ont été produites; cela comprend la première utilisation de diodes électroluminescentes pour les cultures en croissance, l'une des premières démonstrations d'agriculture verticale, utilisation d'approches hydroponiques pour les cultures souterraines comme la pomme de terre et la patate douce, les rendements des cultures qui ont dépassé les rendements records signalés au champ, la capacité de quantifier la production de composés organiques volatils (p. éthylène) à partir de peuplements de cultures entières, des approches innovantes pour contrôler l'approvisionnement en eau, approches pour le traitement et le recyclage des déchets dans les systèmes de production végétale, et plus. Le thème de l'agriculture pour l'espace a contribué à, et bénéficié de terrestres, l'agriculture en environnement contrôlé et continuera de le faire à l'avenir. Il existe encore de nombreux défis techniques, mais les plantes et les systèmes biologiques associés peuvent et seront une composante majeure des systèmes qui maintiennent les humains en vie lorsque nous nous établirons sur la Lune, Mars et au-delà.

L'idée d'utiliser des plantes pour garder les gens en vie et productifs dans l'espace n'est pas nouvelle, à la fois dans le concept et dans la recherche scientifique. L'article couvre une grande partie de l'effort de recherche international historique qui sera à la base de nombreuses études commerciales et plans de conception de mission pour l'utilisation de systèmes de survie biorégénératifs dans l'espace.

Selon le Dr Gary W. Sutter, Chercheur principal de la NASA pour plusieurs expériences de vol spatial conçues pour faire pousser des plantes en microgravité.

"Le Dr Ray Wheeler a écrit une histoire fascinante et complète des personnes qui ont consacré leur carrière à permettre la colonisation de l'espace. S'appuyant sur sa profonde compréhension des programmes développés, personnes impliquées, et les progrès réalisés pour mettre en évidence les réalisations et les contributions des scientifiques et des ingénieurs du monde entier pour concrétiser la vision de l'exploration spatiale, il détaille les problèmes, défis, résultats et contributions des programmes, et révèle comment ils ont profité à la Terre, ainsi que l'espace. L'examen souligne que les réponses ne seront pas obtenues par la proclamation, mais grâce à la collaboration entre les nations, coopération entre les personnes, et un engagement soutenu des institutions. Son article devrait être une lecture obligatoire pour toute personne ayant même un intérêt passager pour l'agriculture spatiale."