Contrairement aux voyageurs sur Terre qui ont la commodité des dîners en bord de route et des restaurants rapides, les options de restauration des voyageurs de l’espace sont limitées.
Alors que les astronautes de la NASA se préparent à réaliser la Vision de l’exploration spatiale avec des missions de plus en plus longues, les scientifiques tentent de trouver un moyen pour qu’ils puissent cultiver leur propre nourriture.
Les plantes offrent une solution prometteuse pour fournir de la nourriture aux astronautes à des milliers de kilomètres de la Terre. Ils pourraient cultiver des plantes qui non seulement compléteraient un régime alimentaire sain, mais aussi élimineraient le dioxyde de carbone toxique de l’air à l’intérieur de leur vaisseau spatial et créeraient de l’oxygène indispensable à la vie.
Image de gauche : Les radis sont l’une des espèces végétales que les chercheurs étudient pour une éventuelle utilisation comme culture vivrière lors de missions de longue durée. Crédit : NASA/KSC
Comme la navette spatiale et même les expéditions à la Station spatiale internationale sont des entreprises de relativement courte durée, les astronautes se débrouillent bien avec des formes physiques et chimiques de soutien à la vie. Mais pour les futures missions de longue durée et les colonies sur la Lune ou sur Mars, les scientifiques pensent qu’un système de survie comportant un composant biologique (comme les plantes) – appelé « système de survie biorégénératif » – présente plusieurs avantages.
« Si vous réapprovisionnez et livrez continuellement des produits comme la nourriture, cela deviendra beaucoup plus coûteux que de produire votre propre nourriture », explique Ray Wheeler, physiologiste des plantes au laboratoire des sciences de la vie dans l’espace du Centre spatial Kennedy. « Vous pouvez atteindre une certaine autonomie avec une capacité de biorégénération. »
Mais le développement d’un tel système n’est pas aussi simple que de planter quelques fruits, légumes et blé dans l’espace ou sur des planètes lointaines.
« Ce n’est pas un genre de démarrage rapide », dit Wheeler. « On ne se dit pas soudainement : ‘Nous avons besoin d’un système biorégénérateur pour la Lune parce que nous voulons y rester pendant 12 mois, ou cinq ans’. Il faut beaucoup de temps pour construire et évaluer ces systèmes. »
Les scientifiques étudient comment différentes quantités de trois facteurs — lumière, température et dioxyde de carbone — affectent la croissance des plantes. Un quatrième facteur est l’espèce et la variété des plantes.
Dans les chambres de croissance des plantes fermées du KSC, des radis, des laitues et des oignons verts poussent de manière « hydroponique » dans un fluide enrichi en nutriments. La lumière, la température et les niveaux de dioxyde de carbone sont soigneusement contrôlés. Les scientifiques comparent comment les espèces végétales poussent ensemble dans des « cultures mixtes » par rapport à celles qui poussent seules dans des « monocultures ».
Image de droite : Le physiologiste des plantes Ray Wheeler vérifie des oignons cultivés à l’aide de techniques hydroponiques. Les autres plantes sont des laitues Bibb (à gauche) et des radis (à droite). Crédit : NASA/KSC
Pourquoi cela est-il important ? Tout d’abord, certaines plantes dégagent des composés chimiques qui peuvent empoisonner leurs voisines, ouvrant ainsi la voie à la propagation de la plante agressive.
« Ce n’est pas courant chez les plantes cultivées. Vous ne voyez pas de problèmes avec des laitues envahissantes qui poussent tout autour », dit Wheeler avec un sourire. « Mais nous voulons le confirmer. »
De plus, certaines plantes peuvent utiliser les nutriments de manière plus agressive que d’autres. Par exemple, certaines espèces peuvent être de gros consommateurs d’azote qui seraient bien à eux seuls mais qui prendraient le dessus sur d’autres espèces.
Une autre préoccupation est la concurrence des plantes pour la lumière, en fonction de leur mode de croissance. Si une espèce pousse plus haut et s’étend plus largement que l’espèce à côté d’elle, la plus grande plante peut bloquer la lumière des plus petites plantes.
En dehors de ces variables environnementales, les scientifiques examinent les effets de différents types d’éclairage sur les plantes pour déterminer quelle couleur les aide le mieux à se développer. Un autre élément à prendre en compte est la pression atmosphérique.
Image de gauche : Les plantes Arabidopsis apparaissent violettes sous la lumière rouge et verte produite par des diodes électroluminescentes. Les scientifiques étudient la croissance des plantes dans diverses conditions de lumière. Credit : NASA/KSC
« Nous voulons voir comment les plantes sont affectées si nous réduisons la pression à l’intérieur de leur environnement, pour la rendre plus proche de celle de la surface », explique Wheeler. « Certains avantages d’une pression plus faible seraient une plus grande marge de manœuvre dans le choix des matériaux structurels, une meilleure visibilité parce que vous n’auriez pas besoin d’une couverture aussi épaisse, et moins de fuites. »
Dans la Vision pour l’exploration spatiale, la NASA envisage déjà un avenir sur la Lune, sur Mars et au-delà. Grâce en partie à la recherche en sciences de la vie en cours aujourd’hui, les astronautes de demain pourront bénéficier d’un système de survie plus efficace… et d’aliments fraîchement cultivés.