Veronica Ann Zabala-Aliberto travaille sur une expérience agricole en système fermé terrestre qui pourrait être utile pour les voyages et l’installation extraterrestres. L'expérience est située à la station de recherche sur le désert de Mars, dans l'Utah. Voir plus de photos d'astronautes. George Frey/Getty Images
Principaux points à retenir
L'agriculture spatiale étudie les effets de la microgravité sur la croissance des plantes, en se concentrant sur la façon dont les plantes orientent les racines et les tiges avec une gravité réduite, ce qui est crucial pour une agriculture potentielle sur la Lune ou sur Mars.
Dans l'espace, une utilisation efficace de l'énergie est essentielle. C'est pourquoi les chercheurs utilisent des diodes électroluminescentes (DEL) pour imiter la lumière naturelle du soleil et favoriser la croissance des plantes, en tenant compte de facteurs tels que la consommation d'énergie, la production de chaleur et la durabilité.
Les chercheurs testent différents matériaux d'enracinement pour une répartition optimale de l'eau et de l'air en faible gravité, tandis que les équipements agricoles spatiaux doivent être compacts et intégrés à des systèmes de survie pour échanger efficacement le dioxyde de carbone et l'oxygène.
Vous êtes-vous déjà demandé où nous allons construire des maisons et agrandir les quartiers alors que nous utilisons de plus en plus de terres habitables sur Terre ? Peut-être que l’espace sera la prochaine banlieue ? Mais avant de commencer à envoyer des enfants dans un autobus scolaire intergalactique, nous devons trouver de nouvelles façons d’accomplir les tâches quotidiennes dans l’espace, comme cultiver de la nourriture. Les organisations internationales consacrent du temps et des ressources au développement durable de la vie humaine au-delà de la Terre. Certains des objectifs des programmes spatiaux incluent le retour prochain et la colonisation éventuelle de la lune. , ainsi que les voyages habités en attente vers Mars .
La Station spatiale internationale (ISS ) fournit une plate-forme coopérative sur laquelle étudier les défis critiques liés au placement d'humains dans l'espace pendant une période de temps prolongée. Et les chercheurs doivent surmonter ces défis avant de pouvoir effectuer de longs vols et des habitats permanents dans l'espace.
Galerie d'images d'astronautes
Agriculture spatiale nécessite une meilleure compréhension si les humains veulent survivre dans l’espace sans contact constant avec la Terre. L’agriculture spatiale fait simplement référence à la culture de plantes dans l’espace. À première vue, cela ne semble pas trop compliqué, mais les propriétés inhérentes de l'espace et notre capacité à voyager et à vivre dans son environnement compliquent grandement la situation.
Heureusement, l’ISS compte toute une équipe d’astronautes (la main verte n’est pas requise) du monde entier, spécialisés dans divers domaines scientifiques et techniques. Les astronautes mènent des expériences et améliorent nos connaissances sur la culture des plantes dans l’espace, ainsi que sur de nombreux autres domaines scientifiques critiques. Les chercheurs et scientifiques terrestres analysent les résultats et mènent leurs propres expériences, réfléchissant à de nouvelles théories et solutions possibles à tester.
Avant d'examiner les progrès réalisés par les experts en matière d'agriculture spatiale, approfondissons un peu les obstacles auxquels ils sont confrontés.
Histoire de l'ISS
Les États-Unis avaient lancé l’idée d’une station spatiale depuis l’administration Reagan. En 1993, les États-Unis et la Russie ont décidé de fusionner leurs projets de station spatiale et d’inviter d’autres pays à s’impliquer dans le projet. Les premiers composants en orbite de l’ISS ont été réunis dans l’espace en 1998, et depuis, la station s’est développée pièce par pièce. Les astronautes résidents sont arrivés en 2000. Deux ans plus tard, les astronautes ont installé Lada , la serre murale de la station utilisée dans des expériences et comme source de nourriture fraîche. Une deuxième installation à bord de l'ISS, appelée Système de culture modulaire européen , est utilisé pour étudier les plantes et mener d'autres expériences.
Contenu
Les défis de l'agriculture spatiale
Recherche sur l'agriculture spatiale
L'impact de l'agriculture spatiale
Les défis de l'agriculture spatiale
Les plantes doivent être cultivées dans des chambres de croissance spéciales à bord de l'ISS. Les astronautes mènent des expériences sur les plantes et les chambres de croissance, essayant de connaître et d'améliorer le processus d'agriculture spatiale. Photo avec l'aimable autorisation de la NASA
Pour comprendre les défis de l'agriculture spatiale, considérons certains des éléments qui affectent la croissance des plantes dans l'espace.
Moins de gravité
Les expériences actuelles d'agriculture spatiale examinent différents aspects de l'agriculture en microgravité. (un terme pour décrire un environnement avec peu ou pas de gravité). Ces expériences pourraient être utiles dans le cas connexe de l’agriculture à la surface de la Lune ou de Mars, qui ont des niveaux de gravité nettement inférieurs à ceux de la Terre. Les plantes s'inspirent de la gravité pour certains aspects de leur croissance, tels que l'orientation des racines et des tiges. Les scientifiques analysent si les plantes peuvent pousser correctement avec des niveaux de gravité inférieurs, et quels sont ces niveaux.
Éclairage artificiel
La plupart des plantes sur Terre ont accès à beaucoup de lumière naturelle et poussent vers cette lumière, mais les chercheurs doivent tromper les plantes qui poussent dans l’espace pour qu’elles suivent ce même comportement. Le choix de l’éclairage dans les chambres de culture est une considération importante pour plusieurs raisons. Il est important d'utiliser efficacement l'énergie dans l'espace, car les ressources sont limitées. L'énergie ne peut pas être gaspillée avec des ampoules qui ne maximisent pas leur rendement. De plus, différents types d’éclairage créent différents niveaux de chaleur, et la chaleur supplémentaire est quelque chose que les vaisseaux spatiaux doivent éliminer (les chercheurs préfèrent les ampoules qui produisent peu de chaleur). De plus, les astronautes n'ont pas d'espace supplémentaire pour transporter des ampoules de rechange dans l'espace. Ils ont donc besoin d'une source d'éclairage durable, comme des diodes électroluminescentes (DEL).
Divers matériaux d'enracinement
Peu ou pas de gravité peut affecter le fonctionnement des matériaux d’enracinement. Différents matériaux d'enracinement et sols sont meilleurs que d'autres en matière de distribution d'eau et d'air, deux éléments clés d'une croissance réussie des plantes. Dans l'espace, les sols granuleux peuvent provoquer la dispersion de l'eau et les sols fins peuvent empêcher la circulation de l'air [source :Franzen]. Les chercheurs expérimentent de nombreuses possibilités, notamment les particules d'argile, la culture hydroponique et un matériau comme la tourbe.
Contaminants
Les plantes poussent en utilisant l’air, l’humidité et la microgravité du vaisseau spatial – des conditions différentes de celles sur Terre. Les chercheurs étudient si des contaminants et des organismes dangereux venus de l’espace affecteront ces plantes cultivées dans l’espace, les rendant inconsommables pour les humains. Les modifications de leur code génétique pourraient être néfastes d’autres manières. Il est possible que si les astronautes rapportaient les plantes et les mélangeaient avec celles cultivées sur Terre, nous pourrions nous retrouver avec la version spatiale du kudzu. Kudzu (Pueraria montana) est une espèce végétale envahissante importée du Japon aux États-Unis à la fin des années 1800.
Espace disponible limité
Les espaces confinés des vaisseaux spatiaux sont très différents des immenses terres agricoles vallonnées de la Terre. Les chercheurs doivent développer un appareil efficace et rationalisé capable de contenir les cultures pendant leur croissance dans un espace limité. Les machines de culture doivent être automatiques (ou au moins avoir cette capacité) et être capables de réguler l'arrosage, l'humidité, l'éclairage, la circulation de l'air et l'apport de nutriments. Ces machines en croissance doivent également s'intégrer au système de survie pour réussir à échanger le dioxyde de carbone et l'oxygène.
Alors, quand les astronautes pourront-ils visiter le premier bar à salades de l'espace ? Il faudra peut-être un certain temps pour que les chercheurs s’efforcent de comprendre et de surmonter les obstacles que présente l’agriculture spatiale. Lisez la page suivante pour en savoir plus sur leurs recherches et pourquoi les insectes pourraient devenir la nourriture spatiale du futur.
Recherche sur l'agriculture spatiale
La Station spatiale internationale dérivant au-dessus de Miami. StockTrek/Vision numérique/Getty Images
La recherche sur l’agriculture spatiale se concentre généralement sur les plantes qui ont un rendement élevé en parties comestibles et peuvent prospérer dans de petits espaces. Les chercheurs ont commencé à cultiver une variété de plantes dans l'espace, notamment le cresson, les lentilles, le blé, les salades feuillues, les plants de moutarde des champs et le soja.
Et avec ces plantes, les chercheurs déterminent comment fonctionneront les opérations agricoles spatiales du futur. Les plantes ont encore besoin de tous les éléments de base qu’elles reçoivent sur Terre :l’eau, le dioxyde de carbone et les nutriments. Bien que les plantes puissent vivre avec peu de gravité, il est préférable qu’elles en aient au moins une petite quantité pour éviter tout problème de croissance. Gravité artificielle , produit par une centrifugeuse mécanique, contribue à résoudre ce problème. Les expériences qui contrôlent la quantité et la durée de la gravité artificielle aident les chercheurs à déterminer dans quelle mesure la gravité affecte la direction de la croissance des racines. Heureusement, la Lune et Mars ont toutes deux un certain niveau de gravité, ce qui contribuera au maintien de la vie végétale sur ces corps célestes.
Les résultats de la recherche jusqu’à présent ont été mitigés. Dans certains cas, les plantes et les graines cultivées et renvoyées de l’ISS reflétaient le groupe témoin au sol. Dans d’autres expériences, ils étaient similaires mais légèrement plus grands ou plus grands. Dans d'autres tests encore, les chercheurs ont noté des différences significatives entre les plantes cultivées en microgravité et celles cultivées sous gravité normale.
Par exemple, les résultats de l'étude du système de production de biomasse (BPS) de la NASA ont révélé que même si les deux ensembles de plantes poussaient de manière similaire, les graines immatures cultivées sur l'ISS se développaient à des rythmes variables. Les taux de développement des graines du groupe témoin étaient tous les mêmes. Des éléments tels que les protéines des graines et les glucides solubles dans les semis de l'ISS existaient à des niveaux différents de ceux du groupe témoin au sol. Les chercheurs ont noté que cela pourrait modifier le goût des aliments cultivés dans l'espace.
Il est important de noter, cependant, que les résultats mitigés peuvent s'expliquer par la diversité des facteurs de contrôle (comme la température, la lumière et l'humidité) dans les différentes expériences, les différents appareils de culture et le fait que les plantes peuvent tout simplement être difficiles à cultiver. grandir.
Maintenant que nous avons examiné les essais de recherche sur l'agriculture spatiale, examinons de plus près pourquoi cette recherche est si fondamentale pour la future exploration spatiale.
Un pas de géant pour les sauterelles
Qu'ils aient ou non des ailes, certains insectes pourraient avoir la chance de voler s'ils sont sélectionnés pour aller dans l'espace et participer à la recherche sur l'agriculture spatiale. Bien que de nombreuses parties de plantes ne soient pas comestibles pour les humains, elles constituent un délicieux repas pour les insectes. Les insectes peuvent transformer une grande partie de cette matière non comestible en quelque chose de plus utile, comme de l'engrais.
Ces insectes constituent également une excellente source de nutriments pour les personnes ou les animaux dans l’espace. Une sauterelle pourrait être un changement bienvenu, voire croustillant, pour les astronautes qui vivent de repas déshydratés. Et certains insectes pourraient avoir des avantages supplémentaires pour les voyageurs spatiaux à long terme. Par exemple, la soie produite par les vers à soie peut être tissée pour fabriquer des cordes et des vêtements.
