Cultiver un jardin dans l'espace n'est pas facile, mais pour les astronautes, avoir la main verte n'est pas seulement un talent, c'est presque une exigence.
Les plantes ont eu une histoire courte mais animée de culture sur la Station spatiale internationale. Alors que les astronautes se dirigent vers une indépendance à long terme de la Terre, il est encore plus impératif qu'ils soient en mesure de répondre à leurs propres besoins nutritionnels en orbite.
"Les projets à petite échelle réalisés sur la station spatiale aujourd'hui se concentrent sur la conduite de recherches primaires associées à la croissance et aux performances des cultures", explique la NASA dans un communiqué envoyé par courrier électronique. "Ils servent de tremplin au développement de systèmes de production agricole entièrement fonctionnels qui accompagneront les astronautes à l'avenir."
Cependant, les efforts actuels de production de cultures spatiales à grande échelle sont confrontés à des défis coûteux et logistiques et à des lacunes technologiques. Un nouvel article, publié vendredi dans Frontiers in Astronomy and Space Sciences , défend la nécessité de nouvelles avancées en matière d'automatisation, de robotique et même d'apprentissage automatique pour contourner certains de ces obstacles.
Étant donné que les aliments préemballés se dégradent avec le temps et que toutes les ressources de la Terre aux colonies lunaires ou martiennes potentielles peuvent prendre trop de temps à être livrées, il est plus faisable d'investir des ressources pour maintenir les équipages de conduite en bonne santé en temps réel.
"C'est tellement cher et si difficile de fournir constamment de la nourriture et de l'oxygène et tout ce dont vous avez besoin pour maintenir les gens en vie", a déclaré Simon Gilroy, professeur de botanique à l'Université du Wisconsin-Madison qui n'a pas participé à la recherche. L'espace est un endroit "bizarre" pour la biologie, dit Gilroy, et c'est l'une des raisons pour lesquelles c'est une excellente occasion d'étudier les plantes et l'évolution de l'homme.
Mais dans une certaine mesure, le profond intérêt de la NASA pour l'astrobotanique, ou l'étude de la façon dont les plantes interagissent avec un environnement spatial, découle également des leçons tirées de l'histoire de la piraterie. Il y a des siècles, lorsque des explorateurs aventureux parcouraient de longues distances à travers la mer, beaucoup mourraient du scorbut ou d'un grave manque de vitamine C.
Cette vitamine essentielle, que l'on trouve naturellement dans les oranges, est un nutriment essentiel pour rester en bonne santé. Et, bien que les fournisseurs modernes de l'univers puissent prendre leurs vitamines quotidiennes au lieu de se donner la peine de faire pousser leur laitue durement gagnée, les plantes offrent de puissants avantages psychologiques et nutritifs.
L'article de Frontiers indique également qu'en utilisant une technique appelée imagerie hyperspectrale - une méthode capable de capturer et de traiter une grande quantité d'informations provenant de tout le spectre électromagnétique (pas seulement de la lumière rouge, verte et bleue) - les scientifiques pourraient développer une analyse précise de la santé des plantes. Système de surveillance. Ce système collecterait des données pour aider à assurer la sécurité alimentaire en surveillant de manière autonome la santé des plantes, ainsi qu'en alertant les astronautes des premières maladies des plantes, de la sécheresse ou des infections microbiennes.
Un prototype de ce système est déjà en développement au Kennedy Space Center, où il est également utilisé pour créer une base de données d'images de plantes auxquelles les astronautes peuvent se référer pour déterminer les facteurs de stress des plantes.
La NASA espère qu'à l'avenir, ces systèmes et des systèmes similaires seront utilisés pour aider à former des algorithmes d'IA pouvant être utilisés sur l'ISS et Gateway, un avant-poste qui orbitera autour de la lune dans le cadre du programme spatial Artemis de la NASA. Mais selon l'agence, "il reste encore du travail à faire avant de pouvoir être sûrs que les équipages que nous enverrons sur Mars disposeront d'un système alimentaire sain et entièrement fonctionnel pour les accompagner dans leur voyage".
En collaboration avec le Département de l'agriculture des États-Unis (USDA), la NASA étudie également actuellement l'utilisation de micro-verts, de petites plantes riches en nutriments qui peuvent être facilement cultivées et consommées sans nécessiter une implication prolongée de l'équipage. De nombreux projets de recherche sur les cultures spatiales sont également en cours, notamment le système de production végétale (Veggie), un jardin sur l'ISS que les astronautes utilisent pour étudier l'effet de la microgravité sur les plantes.
Un autre, l'Advanced Plant Habitat (APH), est une chambre de croissance entièrement automatisée utilisée pour récolter et mener des recherches en temps réel sur les cultures végétales. Grâce à ces projets et à des projets similaires, la NASA est devenue un pionnier de la recherche et des solutions sur les cultures spatiales.
Un dernier exemple en date est Ohalo III, un prototype de plate-forme de production agricole en production au Kennedy Space Center. Cette plate-forme servira de plate-forme de test pour les nouvelles technologies de croissance des plantes et testera des concepts avancés pour la distribution d'eau. La plate-forme permettra également aux astronautes de cueillir et de manger une variété de "cultures de type salade", qui, espèrent les scientifiques, réduiront la "fatigue du menu".
Le projet Ohalo III, qui a débuté en 2019, sera éventuellement déployé sur le Mars Transit Vehicle, où il aidera à guider les premiers systèmes de production lunaires et de surface de Mars.
Cela dit, les humains sont encore à des années de voir les cultures spatiales à grande échelle devenir une réalité, dit Gilroy. Mais les projets de cultures spatiales des prochaines décennies visent à jeter les bases de la prospérité des générations futures.
"Nous sommes toujours dans ce genre de phase de découverte, de bricolage, où nous progressons vers la recherche de solutions", déclare Gilroy. "Nous sommes comme les explorateurs qui viennent d'embarquer sur leurs bateaux et qui naviguent à travers les océans pour découvrir ce qui se passe."
