Pouvons-nous nourrir une future colonie martienne en cultivant du blé et en cuisinant du pain sur la route et sur place ? Une équipe de chercheurs et d'entrepreneurs s'y penche.
Mars est une planète stérile. En surface, il fait en moyenne -60°C et l'atmosphère est composée d'environ 95 % de dioxyde de carbone. Personne ne survit ici. Pourtant, les agences spatiales et les entreprises privées sont impatientes d'envoyer des gens sur la planète rouge. Elon Musk (SpaceX) a déjà indiqué vouloir établir une colonie d'un million de personnes sur Mars d'ici 2050.
Si jamais nous envoyons des humains sur Mars, ils devraient pouvoir se nourrir. Les jardins potagers ne sont pas une option avec ces conditions environnementales extrêmes. Néanmoins, la production alimentaire sur la planète rouge n'est pas exclue. Si cela dépend du fournisseur de boulangerie Puratos, les premiers humains sur Mars mangeront même du pain ordinaire.
En mesurant et en optimisant tout, la consommation d'eau a été réduite à 5 % de ce qui est nécessaire pour la culture régulière du blé
Récemment, Puratos à Grand-Bigard a ouvert un complexe de conteneurs en quatre parties qui sert d'écosystème fermé pour la culture des cultures. Des scientifiques associés à sept institutions flamandes tentent de cultiver du blé et de faire du pain. Le but ultime du soi-disant projet SpaceBakery est d'emmener le système en mission sur Mars.
Dans le projet SpaceBakery, tout le blé doit être cultivé indépendamment des conditions terrestres et du climat. Les scientifiques déterminent eux-mêmes le milieu nutritif, la période de récolte et le régime lumineux des cultures. « Dans une mission spatiale, chaque kilogramme compte. Il est impossible d'apporter des matières premières en grande quantité», explique la microbiologiste Natalie Leys (SCK CEN) qui dirige le projet. "C'est pourquoi nous devons veiller à ce que le processus de production puisse être réalisé avec le moins d'eau, d'engrais et de sol nutritif possible."
Les cultures dans les conteneurs poussent dans un système hydroponique. Les plantes sont cultivées directement dans l'eau. Les nutriments sont dissous dans l'eau. Les chercheurs collectent toute l'eau que la plante n'absorbe pas dans un filtre. Ils évaluent les valeurs nutritionnelles de celles-ci. S'il manque certains nutriments, ils les rajoutent.
'Nous pouvons utiliser la technologie derrière nos nanodrones autonomes ici pour un démantèlement nucléaire risqué'
Grâce à tout ce cycle fermé, les chercheurs évitent la perte d'une eau précieuse. En prêtant également attention aux conditions d'éclairage et en organisant au mieux les cultures, ils ont réussi à réduire la consommation d'eau à seulement 5 % de ce qui est actuellement nécessaire pour la culture régulière du blé.
Un avantage supplémentaire est qu'aucune terre n'est nécessaire - quelques kilos supplémentaires économisés sur la mission. Et pour gagner de la place, les plantes sont empilées en couches. Cette disposition verticale nécessite une surface beaucoup plus petite.
Cependant, du biochar est ajouté au substrat de croissance. Cet engrais durable et riche en nutriments est fourni par des chercheurs affiliés à l'Université de Hasselt, qui produisent du biochar à partir de flux résiduels tels que la balle et la paille. L'engrais est appliqué à des doses soigneusement déterminées :trop de biochar peut entraver la croissance des plantes.
Le projet implique beaucoup de technologie. Magics, une spin-off de la KU Leuven et du SCK CEN, construit des nanodrones pour polliniser les cultures non autogames. Les abeilles dites mécaniques reconnaissent les fleurs grâce à la technologie de détection d'objets et y volent d'elles-mêmes. Les longues distances parcourues par les signaux de la Terre vers l'espace entraînent un retard dans le transfert des données. Les drones autonomes effectuent leurs propres mouvements basés sur des algorithmes introduits localement.
Les chercheurs de SpaceBakery surveillent également la consommation d'eau des plants de blé via des capteurs de flux de sève imprimés en 3D récemment développés par l'Université de Gand. Ils ont placé les mesures de ces capteurs dans un modèle de centrale virtuelle. En fonction de la production, ils décident exactement de la quantité de lumière et d'eau dont le processus de croissance du blé a besoin.
Les premiers voyageurs martiens resteront sur la planète pendant au moins 21 mois. Pendant tout ce temps, il doit y avoir de la nourriture
Tout ce qui concerne le projet n'est pas encore complètement durable. Les sources lumineuses artificielles qui régulent la température ambiante consomment encore beaucoup d'énergie. Dans une prochaine phase du projet de test, les chercheurs espèrent pouvoir résoudre ce problème.
Tout et chacun qui fait un voyage vers Mars est exposé à une dose accrue de rayonnement en cours de route. En dehors du champ magnétique de protection entourant la Terre, les rayonnements ionisants interfèrent avec le fonctionnement des circuits et appareils numériques. Les graines de plantes et les processus biologiques peuvent également être influencés par le rayonnement.
Afin de déterminer dans quelle mesure leur blé souffrirait du rayonnement spatial, les chercheurs du SCK CEN ont simulé différentes doses de rayonnement au cours du projet pilote. Ils mesurent son effet sur les valeurs nutritionnelles des plantes qui poussent à partir des graines. "Les fibres sont des indicateurs importants de la nutrition d'une culture, tout comme sa teneur en matières grasses, en sucre, en amidon et en protéines", explique la radioécologiste Nele Horemans (SCK CEN). "Nous surveillerons ces composants en particulier."
Les nutriments à bord de la mission spatiale ne sont pas inépuisables. Les premiers voyageurs de Mars resteront sur la planète pendant au moins 21 mois. Pour pouvoir cuire du pain pendant tout ce temps, des nutriments supplémentaires sont nécessaires. Pour cela, il faut des bactéries. Les microbes autour des racines des plantes aident la plante à absorber les nutriments. C'est pourquoi les scientifiques sélectionnent actuellement des bactéries adaptées à l'extraction des nutriments du blé à partir de la roche basaltique de Mars. Les drones autonomes de Magics peuvent être utiles ici. Ils peuvent explorer l'environnement martien difficile et transporter du matériel utile jusqu'à la base.
L'équipe derrière le projet SpaceBakery n'est pas la seule à travailler sur des méthodes durables pour nourrir les gens dans l'espace. La recherche internationale sur le recyclage de l'eau et d'autres processus physiochimiques a déjà donné de bons résultats. Les scientifiques mènent des recherches sur les bioréacteurs qui recyclent les déchets et utilisent des bactéries pour les convertir en oxygène, en nourriture et en eau potable. Jusqu'à 90 % de l'humidité de l'urine et de l'air expiré peuvent être recyclés sous forme d'eau. En plus du blé, les chercheurs se penchent également sur le soja et les cultures de feuilles pour l'alimentation.
Avec ces projets, les ambitions des scientifiques vont au-delà du seul voyage spatial. Les technologies utilisées pour le projet SpaceBakery et les nouvelles connaissances sur la culture des cultures peuvent être applicables à des fins terrestres. "Nous pourrons utiliser la technologie que nous développons pour les nanodrones dans d'autres machines autonomes", déclare Jens Verbeeck, PDG de Magics. «Ces machines effectueront des travaux manuels risqués et remplaceront le travail humain dans, par exemple, le démantèlement nucléaire. De plus, l'automatisation jouera un rôle important dans la production de nouvelles énergies durables. »
L'agriculture verticale en milieu clos, en revanche, devrait améliorer l'approvisionnement alimentaire des petites communautés sur des sols pauvres en nutriments, là où les systèmes agricoles actuels sont inadéquats. De cette façon, nous bénéficions toujours de la recherche de Mars sur Terre.
Cet article est également paru dans le Eos- spécial Astronomie et Espace, en vente dans notre boutique de magazines en ligne.
