L'agriculture à bord de l'ISS
Les astronautes passent des mois sur l'ISS et leur alimentation habituelle est pauvre en fruits, légumes et
En avril 2014, le cargo Dragon SpaceXa livré la plante verte Veggie à la Station spatiale internationale et, en mars, les astronautes ont commencé à tester la plantation orbitale. L'installation contrôle l'apport de lumière et de nutriments. En août 2015, le menu des astronautes comprenait des légumes verts frais cultivés en microgravité.
Les Verts de l'ISS
Dans le segment russe de l'espace internationalla station exploite une serre "Lada" pour l'expérience "Plants-2". Fin 2016 ou début 2017, la version Lada-2 apparaîtra à bord. L'Institut des problèmes médicaux et biologiques de l'Académie russe des sciences travaille sur ces projets.
Mais toutes ces expériences n'ont pas été sans difficultés que nous sur Terre ne rencontrons pas lors du jardinage :
- Microgravité. En orbite terrestre basse et en potentielSur les planètes colonies, la gravité est inférieure à celle à laquelle nous sommes habitués. Une faible gravité affecte de nombreuses caractéristiques du développement des organismes, et les plantes ne font pas exception. Lors d'expériences où les mêmes cultures ont été plantées sur Terre et sur l'ISS, certaines espèces en orbite ont sensiblement perdu leur goût et leur valeur nutritionnelle.
- Violation de l'échange de température... Ce problème se produit si l'espace clos est mal ventilé. Dans le même temps, des substances organiques volatiles s'accumulent autour de la plante, ce qui peut ralentir sa croissance.
- Le rayonnement. Les observations montrent qu'un rayonnement constant peut provoquer des dommages et des mutations de l'ADN, et affecter également le niveau d'expression des gènes.
Méthodes atypiques de culture de légumes et de légumes verts dans l'espace
- Hydroponique
Les lits, le sol et l'argile pèsent beaucoup, donc les scientifiquesIls cherchaient des moyens de l'exclure du processus de culture. C'est pourquoi les chercheurs s'intéressent de plus en plus aux méthodes de culture des légumes verts et des légumes dans l'eau - la culture hydroponique et l'aéroponie.
Vous pouvez garder les racines dans l'eau tout le temps ou utiliser la technique du flux et reflux, ainsi qu'utiliser une variété de substrats qui retiennent la bonne quantité de liquide.
- Aéroponie
Ici, les racines des plantes ne sont pas dans l'eau, mais dans l'air. Des pulvérisateurs sont installés à proximité, qui enveloppent de temps en temps les racines d'une légère brume de minuscules gouttes de solution nutritive.
C'est ainsi que les plantes reçoivent à la fois une nutrition et une quantité suffisantela quantité d'oxygène - le risque d'étouffer la culture avec une couche d'eau est beaucoup plus faible que dans le cas de la culture hydroponique classique. Le risque de maladie des plantes est également réduit, car des micro-organismes dangereux se déposent souvent dans l'eau ou des substrats humides.
- Anthroponique
Dans ce cas, l'eau et les engrais pour les installations hydroponiques sont prélevés sur les déchets de l'équipage.
Par exemple, l'urine des astronautes peut devenir la baseengrais azotés, une telle expérience a déjà été réalisée sur Terre par des scientifiques italiens. Mais en réalité, il n'est pas si facile de passer à cette technologie. Les excréments des astronautes peuvent contenir, par exemple, un excès de certains métaux.
Os cosmiques : un fragment de squelette a été cultivé sur l'ISS
En novembre 2019, des scientifiques russes ont pour la première foisdes fragments de structure osseuse ont grandi dans des conditions d'apesanteur. Au cours des expériences sur l’ISS, des échantillons de tissus ont été fabriqués à partir de céramiques de phosphate de calcium peuplées de cellules vivantes.
À l'heure actuelle, ils font l'objet d'études approfondies sur Terre. À l'avenir, la technologie permettra de créer des implants osseux destinés à être transplantés aux astronautes lors d'expéditions interplanétaires à longue distance.
- Pourquoi vous pourriez avoir besoin de fragments de squelette dans l'espace
L'idée semble logique, mais pour l'instantfuturiste : fournir des soins médicaux spécialisés. Selon les experts, il est nécessaire de créer de nouveaux moyens de médecine spatiale, notamment pour la formation des tissus corporels en apesanteur. À l’avenir, ils pourraient être transplantés sur des astronautes s’ils tombent malades ou se blessent.
- De quels fragments de squelette ont été cultivés
L'étude a utilisé des matériaux biocompatibles à base de céramiques de phosphate de calcium : sa composition est presque identique au composant inorganique de l'os réel.
Les propriétés uniques du développement sont obtenues dansle compte de l'auto-organisation du matériau à des températures physiologiques, a noté le directeur de l'Institut de la métallurgie et des sciences des matériaux. AA Académie russe des sciences Baïkov Vladimir Komlev.
- Quelle technologie est utilisée pour faire pousser des os
L'appareil fonctionne grâce à la technologie de lévitation magnétique en apesanteur, dans laquelle l'objet n'est pas créé en couches, comme dans les imprimantes 3D conventionnelles, mais de tous les côtés à la fois - selon le principe du moulage d'une boule de neige.
Avec cette méthode de production, les astronautesil a été possible de former un fragment sphéroïdal de tissu osseux à partir de particules de céramique. Après quoi les fragments ont commencé à interagir les uns avec les autres, formant des liaisons chimiques stables
- A quel stade en sont les chercheurs ?
Actuellement, les scientifiques ont réussi à résoudre le problème complexe du traitement des matériaux à l'aide de technologies de biofabrication, qui impliquent la création artificielle d'objets biologiques.
Cependant, par rapport aux analogues en plastique et en métal, la céramique est une base plus fragile, dont l'utilisation peut dans certains cas nécessiter un renforcement supplémentaire de l'implant.
Comment se déroulera l'expérience de culture d'organes sur l'ISS
Des chercheurs du Centre spatial de ZurichL'université, en collaboration avec Airbus, a envoyé des cellules souches humaines vers l'ISS pour cultiver des organoïdes, des mini-copies d'organes humains, dans le cadre d'un vol de ravitaillement.
Le projet a été nommé « Les organites 3D dans l'espace ».Il a été développé par des chercheurs de l'Université de Zurich Oliver Ulrich et Cora Thiel, qui ont étudié comment la gravité affecte les cellules humaines. L'équipe d'Airbus Innovations, à son tour, a développé les équipements nécessaires et donne accès à l'ISS.
- Pourquoi cultiver des organites
Les organoïdes sont des parties permanentes d'une cellule quicertaines fonctions. Des études toxicologiques peuvent être menées sur des organites tridimensionnels artificiels, cela éliminera les expériences sur les animaux. Les organites peuvent également remplacer les fragments de tissu dans le traitement des organes endommagés.
- Pourquoi les organites ont-ils décidé de croître en apesanteur ?
Les chercheurs notent qu'il est impossible de faire pousser des organites tridimensionnels sur Terre en raison de la force de gravité.
Les organoïdes tridimensionnels ne peuvent pas être cultivés sur Terre sans une sorte d’échafaudage. Dans l’espace, où il n’y a pas de gravité, ce problème se résout tout seul.
Cora Thiel, scientifique et biologiste
- Comment se déroulera l'expérience de culture d'organes sur l'ISS
Lors de la prochaine mission, ils seront envoyés en orbitecellules souches tissulaires de deux femmes et de deux hommes d'âges différents. Les chercheurs testeront la fiabilité de leur méthode lorsqu'ils utilisent des cellules présentant une variabilité biologique différente.
- Perspectives de croissance des organites dans l'espace
Les scientifiques prévoient également qu'à l'avenir l'ISS disposera d'un atelier pour la production de tissus humains pouvant être utilisés sur Terre à des fins scientifiques et médicales.
La réussite de la mise en œuvre de cette expérience deviendraune véritable percée pour la médecine. D'une part, les laboratoires pharmaceutiques pourront mener des études toxicologiques directement sur des tissus humains, sans avoir recours à des expérimentations animales. En outre, à l'avenir, les organites cultivées à partir de cellules souches de patients pourront être utilisées pour la transplantation, ce qui contribuera peut-être à répondre à la demande mondiale de donneurs d'organes.
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