Qu'est-ce que l'agriculture spatiale?
L’agriculture spatiale fait référence à la culture
L'agriculture sur des corps célestes tels que la Lune ouMars a beaucoup en commun avec l’agriculture sur une station spatiale ou une colonie spatiale. Mais, selon la taille de l'astre, la complexité de la microgravité inhérente à ce dernier peut être absente.
Chaque environnement aura des différences de disponibilitéressources pour le processus d’agriculture spatiale : matière inorganique nécessaire à la croissance des plantes, environnement du sol, insolation, disponibilité relative du dioxyde de carbone, de l’azote et de l’oxygène, etc. Agriculture spatiale.
Quels problèmes y a-t-il pour l'agriculture spatiale?
- Microgravité
En orbite terrestre basse et potentielsur les planètes coloniales, la gravité est inférieure à ce à quoi nous sommes habitués. La faible gravité affecte de nombreuses caractéristiques du développement des organismes et les plantes ne font pas exception. Dans des 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. Par exemple, dans les embryons «spatiaux» du navet Brassica rapa, il y avait beaucoup moins d'amidon et de protéines (de 24%).
- Perturbation du transfert de chaleur
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.
- Rayonnement
Les observations montrent qu'un rayonnement constantpeut causer des dommages et des mutations à l’ADN et affecter également le niveau d’expression des gènes. Compte tenu de tout cela, il est impossible de prédire comment les plantes importées de la Terre évolueront au fil du temps.
- Le sol
Notre sol terrestre, qui donne vie aux plantes, estun système complexe où les minéraux et les matières organiques sont tout aussi importants. Sur Mars, par exemple, la situation est complètement différente. La surface de la planète rouge est recouverte de régolithe - du sable fin et de la poussière qui se forment lorsque les roches sont détruites par le vent, les fluctuations de température et les impacts de météorites. Cette poussière n'est pas seulement sans vie, elle est dangereuse pour les plantes: elle contient des composés toxiques, notamment des perchlorates - sels d'acide perchlorique.
Comment remplacer le sol?
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.
Quand Veggie l'a servie, ils prévoient de la remplacerla plus grande plante est la serre entièrement automatique Advanced Plant Habitat (APH). Il sera possible de réguler de nombreux paramètres, notamment l'humidité, la pression, l'éclairage, le volume d'oxygène et de nutriments fournis, et même de mesurer la température des feuilles individuelles.
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.
Comment faire pousser des plantes dans un sol étranger?
L'horticulture spatiale ne se limite pas àexpériences en apesanteur. Pour coloniser d’autres planètes, les humains devront développer une agriculture sur des sols différents de ceux de la Terre et dans une atmosphère de composition différente. En 2014, le biologiste Michael Mautner a cultivé des asperges et des pommes de terre sur un sol météoritique. Pour obtenir un sol propice à la culture, la météorite a été réduite en poudre.
Par expérience, il a pu prouver que sur le terraind'origine extraterrestre, des bactéries, des champignons microscopiques et des plantes peuvent se développer. La plupart des matériaux astéroïdes contiennent des phosphates, des nitrates et parfois de l'eau.
- Mars
Dans le cas de Mars, où il y a beaucoup de sable et de poussière,le concassage de la roche n'est pas nécessaire. Mais un autre problème se posera - la composition du sol. Il y a des métaux lourds dans le sol de Mars, dont la quantité accrue dans les plantes est dangereuse pour l'homme. Des scientifiques hollandais ont simulé le sol martien et y ont cultivé dix cultures de plusieurs espèces végétales depuis 2013.
À la suite de l'expérience, les scientifiques ont découvert quela teneur en métaux lourds des pois, radis, seigle et tomates cultivés sur un sol martien simulé n'est pas dangereuse pour l'homme. Les scientifiques continuent de rechercher les pommes de terre et d'autres cultures.
Le chercheur Wager Wamelink inspecte les plantes cultivées dans un sol martien simulé. Crédit photo: Joep Frissel / AFP / Getty Images
- Lune
Dans un analogue du sol lunaire, les scientifiques ont déjà réussifaire germer du coton, mais le principal problème est qu'aucune plante ne survivra aux changements de température lunaire. Par exemple, la nuit sur le satellite, la température peut descendre jusqu'à -170 degrés.
Ainsi, grâce à l'appareil chinois « Chang'e-4 »,Pour la première fois, il a été possible de faire pousser une plante sous la gravité lunaire : des graines de coton ont germé. Dans le cadre de l'expérience, des scientifiques chinois ont utilisé un récipient scellé contenant un milieu nutritif spécial. En plus des graines de coton, des graines de pomme de terre, de colza et du rhizome de Tal y ont été placées. Des larves de mouches des fruits et des levures ont également été utilisées pour l'expérience.
Comment les plantes vont-elles pousser à l'avenir?
- Hydroponique
Avec cette méthode, les plantes poussent dans l'eau.Vous pouvez garder les racines dans l'eau en permanence ou utiliser la technique du flux et reflux, et également utiliser une variété de substrats qui contiennent la bonne quantité de liquide.
- Aéroponie
Dans ce cas, les racines de la plante ne sont pas dans l'eau.ou substrat en l'air. Des pulvérisateurs sont installés à proximité, qui enveloppent de temps en temps les racines d'une légère brume provenant de minuscules gouttes de solution nutritive. C'est ainsi que les plantes reçoivent à la fois une alimentation et une quantité d'oxygène suffisante.
- Anthroponique
Une source d'eau et d'engrais pour la culture hydroponiqueles installations deviennent des déchets d'équipage. L'urine des astronautes peut devenir la base des engrais azotés, une telle expérience a déjà été menée sur Terre par des scientifiques italiens.
Malgré les perspectives de la culture hydroponique, parmi les scientifiquesIl existe également des partisans du jardinage basé sur des sols provenant d’autres planètes. De telles expériences sont en cours aux Pays-Bas depuis 2013. Des biologistes de l'université de Wageningen cultivent des légumes dans un sol artificiel qui ressemble beaucoup à la composition des régolithes de la surface de Mars et de la Lune.
Le sol « martien » est constitué de roches volcaniquescendres et sable d'Hawaï, et « lunaire » du sable du désert d'Arizona. Pour reproduire la texture du régolithe, le matériau est en outre réduit en poussière. Les scientifiques ont déjà collecté plus d'une douzaine de cultures, notamment des tomates, des pois, des radis, du seigle, des oignons verts et d'autres plantes dans leur panier alimentaire.
Une autre idée audacieuse est de changer le martienatmosphère utilisant des cyanobactéries (algues bleu-vert). Ces petits organismes sont capables de photosynthèse: on pense que ce sont eux qui ont "respiré" une partie importante de l'oxygène qui a contribué à la "révolution de l'oxygène" au début du Protérozoïque. En 2018, une équipe internationale de scientifiques a découvert que les cyanobactéries pouvaient produire du gaz à de très faibles niveaux de lumière.
Réalisations récentes
Certaines graines ont germé en laboratoire au solRice, qui a visité la Lune dans le cadre de la mission Chang'e-5. La station interplanétaire automatique (AIS) chinoise Chang'e-5 est devenue le premier vaisseau spatial chinois à atteindre la Lune et à revenir sur Terre. La mission a été lancée en novembre 2020 et la capsule de retour contenant des échantillons de sol lunaire a été livrée sur Terre en décembre.
L'un des objectifs de la mission était de menerexpériences sur la sélection des cultures agricoles dans l'espace. En particulier, à bord du "Chang'e-5", il y avait environ 40 grammes de graines de riz, qui ont été renvoyées sur Terre après la mission lunaire.
Les graines ont été transférées à la rechercheCentre de l'Université agricole de Chine du Sud. Et certaines de ces graines ont germé avec succès. Selon les scientifiques, les résultats de cette expérience permettront de révéler l'influence des conditions spatiales sur les structures agricoles, ainsi que de développer des variétés de riz aux propriétés uniques.
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