Pour transformer la Lune en une seule base habitable permanente il faudra concevoir systèmes de production alimentaire. Grâce au programme Recherche sur l’innovation dans les petites entreprises (SBIR) La NASA finance des startups et des petites entreprises pour développer des technologueset qui permettra aux astronautes sur la Lune d’être les autosuffisant autant que possible et ne dépend pas de la Terre. Envoyer de la nourriture et des fournitures depuis la Terre coûte très cher, mais la vraie particularité est de pouvoir utiliser des plantes cultivées pour produire de l’oxygène et recycler partiellement le dioxyde de carbone produit par les astronautes.
Ces dernières années, diverses solutions d’avenir ont ainsi vu le jour. agriculture lunaire: systèmes de distribution d’eau et de nutriments, éclairage, contrôle environnemental, surveillance des plantes et chambres de culture autonomes. La difficulté est d’adapter tous ces systèmes à un seul environnement spatial à gravité réduite comme celui lunaire et le rendre fiable et opérationnel à près de 400 000 kilomètres de la Terre.
Des entreprises sélectionnées par la NASA pour développer des systèmes de culture sur la Lune
Commençons par Technologies des laboratoires spatiaux qu’il développe FEUILLE (Effets lunaires sur la flore agricole), une petite expérience destinée à étudier directement sur la surface lunaire comment les plantes réagissent à l’environnement de notre satellite. LEAF a été sélectionné parmi les expériences scientifiques pour un future mission Artémis et se compose d’une chambre de croissance alimentée par des panneaux solaires, conçue pour fournir indépendamment aux plantes de la lumière, de l’eau, des nutriments et une atmosphère.
Trois espèces seront cultivées à l’intérieur : deux variétés de Brassica rapaappartenant à la famille des Brassicaceae, et l’un des Arabidopsis thaliana, une plante très étudiée et utilisée comme organisme modèle pour les sciences végétales. Les plantes pousseront pendant environ 3 à 5 jours et seront ensuite analysées sur Terre pour étudier les effets de la gravité lunaire et du rayonnement sur la photosynthèse et leur contenu nutritionnel.
Depuis 2017 Space Lab a obtenu 15 contrats NASA (pour une valeur totale de 19 millions de dollars) développer des technologies pour l’agriculture spatiale. Parmi ceux-ci il y a systèmes de culture et de récolte de plantes en microgravité et des outils autonomes pour suivre leur santé, jusqu’à un avant-projet serre destinée à Mars.
Une approche différente est cependant celle de Laboratoire interstellaireune startup spécialisée dans les systèmes bioculture automatisée et en cycle fermé. L’entreprise développe de petites chambres de culture dans lequel la température, l’éclairage, l’irrigation et d’autres conditions environnementales peuvent être contrôlé indépendamment. Un de ses projets, Noyau (Système d’éco-unités nutritionnelles en boucle fermée), est composé de six chambres de culture modulaires et a remporté en 2024 le NASA Défi alimentaire dans l’espace lointainrecevant le prix final de 750 000 $.
Le concept derrière NuCLEUS est particulièrement important pour la Lune : au lieu de concevoir une grande serre tout de suite, vous pouvez les utiliser modules relativement petits expérimenter différentes espèces de plantes et conditions de croissance, en collectant des données qui nous permettront ensuite de concevoir des systèmes plus grands et plus fiables. Intelligence artificielle sera utilisé pour optimiser et vérifier indépendamment paramètres tels que la température, l’éclairage et l’irrigation.
La société Spectacle de sécurité à la place, il aborde un problème différent, à savoir celui de la santé des plantes cultivées en atmosphère protégée. Le système utilise le spectroscopieanalysant la manière dont la matière interagit avec la lumière pour obtenir des informations sur sa composition et identifier des biomarqueurs spécifiques. Ces données sont ensuite combinées avec des algorithmes d’apprentissage automatique pour dériver des modèles et des données supplémentaires.
SafetySpect a développé un dispositif capable d’observer les plantes et de les identifier premiers signes de stressen les reliant aux conditions environnementales telles que la température, l’humidité, la présence d’agents pathogènes et l’intensité lumineuse. L’entreprise développe un version portable équipée d’intelligence artificielle ce qui permettra au système de fonctionner de manière autonome grâce à une puce NVIDIA pour le traitement des données directement à distance, sans avoir besoin d’un contrôle direct par les scientifiques.
Les expériences de nourriture et d’oxygène déjà actives à bord de l’ISS
La NASA s’est déjà développée à bord du depuis plusieurs années Station spatiale internationale (ISS) laitue, radis, tomates, moutarde, chou chinois et autres espèces. Certaines ont été sélectionnées précisément parce qu’elles ont un cycle relativement rapide, un système foliaire et racinaire réduit et peuvent fournir des micronutriments importants.
Le Végétarien, installé sur l’ISS en 2014, est un chambre de culture relativement compact qui utilise des LED et des petits supports contenant un substrat à base d’argile et un engrais. Chaque unité peut contenir environ six plantes. L’eau est distribuée à travers le substrat par capillarité, évitant ainsi que les racines restent complètement immergées ou, à l’inverse, sans eau en microgravité.
La prochaine génération est laAPH (Habitat végétal avancé), une structure beaucoup plus sophistiquée et automatisée. C’est là la plus grande installation de culture en intérieur présence d’un circuit entièrement automatisé et fermé sur l’ISS. Installé en 2018, il s’agit pratiquement d’une chambre de croissance entièrement isolée (c’est-à-dire qu’elle peut recréer une condition atmosphérique particulière à l’intérieur), équipée d’un éclairage LED et d’un substrat argileux poreux qui fournit aux racines de l’eau, des nutriments et de l’oxygène.
Le système a plus que ça 180 capteurs et peut contrôler des paramètres tels que la température, l’humidité, la concentration de CO₂, l’oxygène, l’éclairage et les conditions de la zone racinaire. Il peut également mener des expériences d’une durée de 135 jours avec une intervention minimale de l’équipage.
Un système écologique complet pour réduire la dépendance des astronautes à la Terre
C’est également là que leESA avec le programme MELiSSA (Alternative au système de survie microécologique). Autrement dit, le but est de développer un système biologique fermé capable de transformer à nouveau les déchets organiques, le CO₂ et d’autres déchets en ressources utilisablesexploitant les bactéries, les algues et les plantes. Dans le modèle MELiSSA, les plantes représentent l’un des compartiments fondamentaux : elles peuvent contribuer à la production de nourriture et d’oxygène et à la purification de l’eau, tandis que d’autres micro-organismes transforment les déchets en nutriments réutilisables. C’est un exemple de la manière dont, à l’avenir, une base spatiale pourrait disposer d’un système de production alimentaire fonctionnant également comme un système de survie connu sous le nom de BLSS (Bioregenerative Life Support System), c’est-à-dire capable de générer de l’oxygène et de recycler l’eau et le dioxyde de carbone.
Le recyclage bio-régénératif sur la base du projet MELiSSA, il a déjà été étudié également dans des expériences sur l’ISS, où l’ESA a testé des systèmes basés sur des algues. Arthrospiracommunément appelé algues spirulineà. Ce micro-organisme est intéressant car dans un espace de culture relativement petit, il peut consommer du CO₂, produire de l’oxygène et, s’il est cultivé correctement, fournir une biomasse comestible riche en protéines.