Nous avons déjà parlé ensemble de faire pousser des plantes ailleurs que sur terre... Mais pourquoi est-ce si important ? Qu'est-ce que cela peut-il apporter ? Quels sont les enjeux ?

🌱 Pourquoi faire pousser des plantes dans l’espace ?

Et qu’est-ce que nous pourrions réellement en faire ?

Quand on imagine les premières bases humaines sur la Lune ou sur Mars, on pense souvent aux fusées, aux habitats pressurisés, aux combinaisons spatiales ou aux robots.

Mais il existe un élément beaucoup plus familier qui pourrait devenir essentiel à notre présence au-delà de la Terre :

🌱 les plantes.

Faire pousser une laitue dans une station spatiale peut sembler anecdotique.

Pourtant, derrière cette expérience se cache une question beaucoup plus importante :

«Pourrions-nous un jour utiliser des organismes vivants pour contribuer au fonctionnement de nos habitats spatiaux ?»

L'objectif ne serait pas simplement de faire pousser quelques légumes dans l'espace. Il s'agirait potentiellement de créer des systèmes biologiques capables de participer au recyclage de nos ressources, de produire une partie de notre nourriture et, à plus long terme, de réduire notre dépendance aux ravitaillements depuis la Terre.

C'est là que l'astrobotanique rejoint une autre discipline, la conception de systèmes de survie régénératifs. 🔬🪐

🌍 Pourquoi emmener des plantes dans l’espace ?

Sur Terre, nous bénéficions gratuitement d'un système extraordinairement complexe.

Les plantes utilisent la lumière pour réaliser la photosynthèse. Elles captent du CO₂ et produisent de la matière organique et de l'oxygène. Elles participent aux cycles du carbone, de l'eau et des nutriments.

Dans un habitat spatial fermé, rien de tout cela n'est gratuit.

Chaque kilogramme d'eau, de nourriture ou d'équipement qui doit être envoyé depuis la Terre représente une masse qu'il faut lancer, transporter et éventuellement renouveler.

Plus les missions seront longues et éloignées, plus la question du recyclage deviendra importante.

La NASA étudie donc déjà les cultures spatiales comme une source potentielle de nourriture fraîche et comme un élément de futurs systèmes de support-vie. 🌱🚀

L'ESA poursuit une approche encore plus large avec le programme MELiSSA, qui cherche à reproduire certains des principes d'un écosystème en boucle fermée, transformer des déchets, du CO₂ et des composés minéraux grâce à différents organismes et procédés afin de récupérer notamment de l'eau, de l'oxygène et de la nourriture.

🥬 1. Première fonction : produire de la nourriture

C'est probablement l'application la plus évidente.

Une mission de plusieurs mois ou plusieurs années ne pourrait pas nécessairement compter uniquement sur des aliments stockés avant le départ.

Les végétaux pourraient apporter :

  • 🥬 légumes frais
  • 🌱 vitamines et micronutriments
  • 🌾 glucides
  • 🫘 protéines végétales
  • 🍅 variété alimentaire

La NASA étudie déjà différentes cultures dans les installations Veggie et Advanced Plant Habitat de la Station spatiale internationale (ISS). Des expériences ont notamment porté sur la laitue, le blé nain, la mizuna et les piments.

Mais il ne suffirait évidemment pas de choisir une plante terrestre au hasard et de l'envoyer sur Mars.

Il faudrait sélectionner les espèces en fonction de plusieurs critères :

  • 🌱 croissance rapide
  • 💧 faible consommation d'eau
  • ⚡ faible besoin énergétique
  • 🥗 valeur nutritionnelle importante
  • 📦 rendement élevé par unité de volume
  • 🧬 capacité à supporter les contraintes du milieu spatial

La question ne serait donc pas :

«« Quelle plante peut vivre dans l'espace ? »»

mais plutôt :

«« Quelle plante est la plus utile dans un système spatial fermé ? »»

🧪 2. Deuxième fonction : comprendre la biologie végétale

Avant même de demander aux plantes de nous nourrir, il faut comprendre comment elles fonctionnent hors de leur environnement naturel. La gravité joue notamment un rôle important dans l'orientation de la croissance des plantes.

En microgravité, leurs racines et leurs tiges ne reçoivent plus les mêmes informations mécaniques qu'au sol.

Les expériences réalisées dans l'espace montrent que la microgravité peut modifier le développement des feuilles, des cellules et des chloroplastes, ainsi que certains mécanismes génétiques et physiologiques.

Même quelque chose d'aussi simple que l'arrosage devient un problème d'ingénierie. Sur Terre, la gravité fait naturellement descendre l'eau dans le sol. Dans une station spatiale, ce mécanisme disparaît.

💧 Trop d'eau → risque d'asphyxier les racines.

💧 Pas assez d'eau → la plante se déshydrate.

Il faut donc concevoir des systèmes capables de distribuer l'eau et les nutriments exactement là où ils sont nécessaires.

☀️ 3. Quelle lumière pour une plante dans l'espace ?

Une plante n'a pas seulement besoin de lumière. Elle a besoin de la bonne lumière !

Les systèmes spatiaux utilisent donc des éclairages artificiels dont on peut contrôler le spectre et l'intensité.

Le système Veggie utilise notamment des LED pour fournir l'éclairage nécessaire aux cultures. L'Advanced Plant Habitat permet quant à lui de contrôler de nombreux paramètres environnementaux, notamment la lumière, la température, le CO₂, l'humidité et l'irrigation.

Cela ouvre une possibilité particulièrement intéressante :

  • 🔴 modifier le spectre lumineux
  • 🔵 modifier l'intensité
  • ⏱️ modifier la durée d'éclairage
  • 🌱 observer la réaction de la plante

L'objectif n'est donc pas simplement de reproduire le Soleil.

Il pourrait être possible de concevoir artificiellement un environnement lumineux optimisé pour chaque culture.

🧬 4. Quelles plantes choisir ?

Il n'existe pas une seule « plante spatiale parfaite ».

Différentes espèces pourraient avoir différentes fonctions.

🌱 Arabidopsis thaliana

Cette petite plante est particulièrement intéressante pour la recherche fondamentale.

Elle est déjà très étudiée en biologie végétale et permet de comprendre comment les plantes réagissent à leur environnement jusque dans leurs gènes, leurs protéines et leur métabolisme.

Elle a notamment été utilisée dans l'Advanced Plant Habitat.

🥬 Laitue et autres légumes à feuilles

Ils présentent l'avantage d'être relativement rapides à cultiver et directement consommables. Ils peuvent également fournir une source de nourriture fraîche aux équipages.

🌶️ Piments

Les piments sont particulièrement intéressants parce qu'ils permettent d'étudier des cultures produisant des fruits et apportent une diversité alimentaire.

Des piments ont déjà été cultivés et consommés dans le cadre d'expériences sur la Station spatiale internationale (ISS).

🌾 Blé et céréales

Les céréales deviennent intéressantes lorsqu'on commence à réfléchir à une production alimentaire plus importante.

Elles pourraient fournir davantage de calories, mais leur culture demande également davantage d'espace et de ressources.

🦠 Algues et microorganismes

Et c'est ici que les choses deviennent particulièrement intéressantes.

Un futur système de support-vie ne fonctionnerait probablement pas uniquement avec des plantes supérieures.

Les algues, bactéries et autres microorganismes pourraient être intégrés à différents processus biologiques.

C'est précisément l'idée étudiée dans le projet européen MELiSSA.

♻️ 5. Les plantes pourraient-elles recycler nos déchets ?

Pas seules.

On ne pourrait pas simplement installer quelques plantes dans une pièce et obtenir un écosystème autonome.

Un véritable système fermé nécessiterait probablement une combinaison de :

  • 🌱 plantes
  • 🦠 microorganismes
  • 💧 systèmes de filtration
  • ⚗️ procédés physico-chimiques
  • ♻️ recyclage des déchets
  • 💨 contrôle de l'atmosphère
  • 🔬 surveillance biologique

L'idée serait de faire circuler les ressources plutôt que de les consommer une seule fois.

Par exemple, dans un système théorique :

  • 👨‍🚀 équipage
  • 💨 CO₂ + déchets
  • 🦠 microorganismes + procédés de traitement
  • 🌱 végétaux
  • 🥬 nourriture + O₂
  • 👨‍🚀

Et le cycle recommence.

C'est l'un des grands principes étudiés par MELiSSA est de développer des systèmes biologiques et physico-chimiques capables de recycler progressivement les ressources nécessaires à un équipage.

🏠 6. Et si les plantes devenaient une partie de notre habitat ?

On pourrait alors imaginer des bases lunaires ou martiennes comportant plusieurs espaces spécialisés.

  • 🧑‍🚀 Zone d'habitation
  • 🌱 Zone agricole
  • 🦠 Zone biologique de recyclage
  • 💧 Système de traitement de l'eau
  • ♻️ Traitement des déchets

Tous ces systèmes pourraient être connectés. Ce ne serait plus simplement une serre. Ce serait une infrastructure biologique. La frontière entre agriculture, écologie, biologie et ingénierie deviendrait alors particulièrement mince.

🔴 7. Et sur Mars ?

C'est ici qu'il faut être très prudent.

Une plante terrestre ne pourrait pas simplement être déposée sur le sol martien et commencer à pousser. 🌱❌

L'atmosphère martienne est extrêmement ténue, la planète est froide et la surface reçoit un environnement radiatif beaucoup plus difficile que celui de la Terre. Le sol martien pose également des problèmes chimiques et nutritionnels.

Les plantes devraient donc probablement être cultivées dans des environnements pressurisés et contrôlés. Une serre martienne ne serait pas simplement ne serre terrestre posée à la surface.

Elle devrait contrôler :

  • 🌡️ température
  • 💨 pression
  • 💧 humidité
  • ☀️ lumière
  • 🧪 composition de l'air
  • 🌱 nutriments
  • ☢️ exposition aux rayonnements

La NASA a notamment souligné que des cultures martiennes devraient être protégées de l'environnement de surface plutôt que d'être exposées directement à celui-ci.

🌍 8. Et la terraformation ?

C'est ici que l'astrobotanique rencontre une idée beaucoup plus ambitieuse, la terraformation.

La terraformation consiste, dans son sens général, à modifier suffisamment l'environnement d'une planète pour la rendre plus proche des conditions terrestres et potentiellement habitable.

On pourrait donc être tenté d'imaginer :

  • 🌱 plantes =
  • 🌬️ production de gaz =
  • 🌡️ modification du climat =
  • 💧 apparition d'eau liquide =
  • 🌍 planète progressivement transformée =

Mais cette vision est extrêmement simplifiée.

La terraformation de Mars dépasse très largement la capacité technologique actuelle.

Une étude soutenue par la NASA a notamment conclu que les réserves accessibles de CO₂ martien ne permettraient pas d'obtenir un réchauffement suffisant avec les technologies actuelles.

Autrement dit :

faire pousser des plantes dans une serre sur Mars est une problématique envisageable et étudiable.

Transformer Mars entière en planète habitable est une tout autre échelle de problème.

Et entre les deux se trouve un immense champ de recherche.

🌱 Alors, que ferait réellement l'astrobotanique ?

Peut-être quelque chose de beaucoup plus fondamental que « planter des arbres sur Mars ».

Elle chercherait à répondre à une question essentielle :

«Comment intégrer le vivant dans les technologies nécessaires à notre survie loin de la Terre ?»

Les plantes pourraient contribuer à :

  • 🥗 notre alimentation
  • 💨 la régénération de l'air
  • ♻️ le recyclage des ressources
  • 💧 certains cycles de l'eau et des nutriments
  • 🧠 notre bien-être psychologique
  • 🔬 notre compréhension de la biologie
  • 🪐 la conception de futurs habitats extraterrestres

Mais elles ne constitueraient probablement qu'une partie d'un système beaucoup plus complexe.

🚀 De la serre spatiale à l'écosystème artificiel

C'est peut-être là que se trouve l'un des futurs les plus intéressants de l'astrobotanique.

Aujourd'hui, nous apprenons à faire pousser quelques plantes dans l'espace.

Demain, nous pourrions chercher à cultiver des dizaines d'espèces dans des environnements contrôlés.

Puis à faire fonctionner ensemble :

  • 🌱 plantes
  • 🦠 microorganismes
  • 💧 eau
  • 💨 atmosphère
  • ♻️ déchets
  • ⚡ énergie
  • 👨‍🚀 êtres humains

Et peut-être qu'un jour, ces systèmes formeront de véritables écosystèmes artificiels capables de soutenir des équipages pendant de très longues périodes.

Ce ne serait pas une reproduction parfaite de la Terre.

Ce serait quelque chose de nouveau :

🌍 une petite biosphère artificielle construite par l'être humain.

Et c'est peut-être l'une des étapes les plus importantes avant même de parler de terraformation.

Parce qu'avant de transformer une planète entière…

il faudra peut-être apprendre à construire une petite Terre fonctionnelle dans un environnement qui ne l'est pas. 🌱🪐