Comment l'agriculture extraterrestre fonctionnera-t-elle sur Mars?

Comment l'agriculture extraterrestre fonctionnera-t-elle sur Mars?

Dans les films, tout semble si simple. Mais pour produire de la nourriture sur Mars, nous devons créer le sol à partir de rien et construire notre propre mini-biosphère.

L'atterrissage de personnes sur Mars sera un événement marquant de l'histoire de l'humanité. La vie au-delà de la biosphère terrestre reste un rêve pour beaucoup. Mais la création d'un règlement durable sur la planète rouge nécessitera le développement de son environnement. Il sera nécessaire de développer des moyens de produire des aliments dans des endroits où ils ne le sont pas. Après tout, les approvisionnements en provenance de la Terre seront soit intermittents, soit inexistants.

Dans le film à succès «Martian» 2015, Mark Watney (Matt Damon) a décrit de manière célèbre la plantation de pommes de terre dans une serre improvisée après s'être trouvé dans une situation difficile pendant une tempête épique qui a amené le reste de l'équipe à arrêter la mission et à s'envoler sans elle. En utilisant l'emballage sous vide laissé par la mission, Watney planta les pommes de terre dans le «sol» planétaire, extrait l'eau par des réactions chimiques et fertilisa sa récolte de pommes de terre en plein essor avec les déchets d'équipage lyophilisés.

Cela semble être un moyen assez simple de faire pousser des plantes sur Mars. Mais ce n'est pas le cas.

«La réalité n’est même pas proche d’une solution cinématographique», a déclaré Ralph Fritsche, chef de projet alimentaire au Kennedy Space Center, NASA.

La NASA envisage d'envoyer des astronautes sur Mars dans les années 2030. Le chef de SpaceX, Ilon Musk, a proposé une campagne de colonisation agressive de la planète, basée sur un système de transport interplanétaire (SMT). Mais même si SpaceX a l'expérience de transporter des gens sur Mars, il n'y a toujours pas de plan pour savoir comment ils peuvent y vivre et produire de la nourriture aux dépens de la Terre. Sachant que transporter de la nourriture de la Terre à Mars coûtera environ 1 milliard de dollars par an par personne, il devient évident que nous avons un besoin urgent d'un autre plan pour fournir de la nourriture aux futurs chercheurs martiens.

«Ilon Musk a présenté un défi difficile au monde», a déclaré Daniel Batcheldor, professeur de physique et de sciences spatiales à l'Institut de technologie de Floride et directeur de projet à l'Institut spatial, Buzz Aldrin. «Nous savons que nous ne pouvons pas fournir la masse nécessaire pour la surface martienne envoyée de la Terre. Nous devons créer une colonie stable sur la planète rouge, qui ne dépendra pas des approvisionnements terrestres. ”

Alors que nous pensons à la création de la première colonie martienne ou au soutien d’un petit groupe d’astronautes de la NASA, les chercheurs travaillent à l’élaboration de nouvelles stratégies de culture de plantes hors de la Terre.

Fritsche et son collègue de la NASA, Trent Smith, se sont associés à des scientifiques du Buzz Aldrin Space Institute pour étudier les véritables méthodes de culture des aliments sur Mars. Bien que l'utilisation des déchets physiques des astronautes en tant qu'engrais puisse jouer un rôle, nous aurons besoin de tout (de l'élimination des toxines des organismes aux "bactéries de design") afin de créer la version martienne du sol que nous avons sur Terre.

«Il ne devrait y avoir aucune matière organique dans le régolithe martien. Et pour le traitement des éléments nutritifs, vous aurez besoin de destructeurs pour détruire ce qui est là et le rendre disponible (sous la forme correcte) pour une utilisation par les plantes », a déclaré Fordham Brooke Wheeler, professeur associé au collège d'astronautique. "Ce sera une stratégie potentielle pour créer une colonie plus résistante au traitement des déchets, qu'ils appartiennent à l'homme, aux plantes ou à tout autre déchet organique." Wheeler et son collègue Drew Palmer (professeur adjoint de sciences biologiques au Florida Institute of Technology) utilisent un régolithe martien dans l'espoir d'explorer le processus d'utilisation de leurs propres ressources lors d'une mission humaine sur la planète rouge. Le simulateur (poudre de roche volcanique des îles hawaïennes) ne contient aucun des éléments nutritifs nécessaires à la croissance des plantes, mais ressemble avant tout au régolithe martien.

Comment l'agriculture extraterrestre fonctionnera-t-elle sur Mars?

La laitue, cultivée uniquement dans un simulateur martien (sans apport de nutriments), ne produisait que de petites feuilles en laboratoire (FIT / Buzz Aldrin Space Institute).

Bien que le simulateur de régolithe soit un bon début, Wheeler et Palmer comprennent leurs limites. L’un des plus grands défis à venir est la manière dont les astronautes martiens «élimineront» les substances cosmiques toxiques connues pour leur présence sur la planète. Comme l'a confirmé le laboratoire scientifique martien Curiosity de la NASA, le régolithe martien regorge de sels de perchlorate, qui sont utilisés dans les processus industriels sur Terre et sont connus pour causer des problèmes de thyroïde. L'élimination des perchlorates du régolithe martien rendra la ressource propice à l'agriculture.

«Lorsque nous commencerons à introduire des microbes, nous aimerions utiliser des microbes conçus pour éliminer les perchlorates toxiques, qui seront très présents dans le sol», a déclaré Palmer. "Vous pouvez commencer à les concevoir maintenant, sur Terre."

Mais ce n'est pas le dernier point. Comme il existe des microbes du sol sur Mars qui forment la base des cycles de vie qui régissent la biosphère terrestre, nous devrons introduire des bactéries et des plantes stratégiques dans le régolithe martien pour obtenir le plus de nutriments possible. "Nous pensons qu'à long terme, réenregistrer les microbes et les organismes qui coexistent avec des plantes (sur Terre) créera des cycles durables d'azote et de phosphore (sur Mars)", a déclaré Palmer.

Les engrais sont la matière première de ces cycles. Par conséquent, lors de la planification de l’agriculture martienne, nous devons examiner la manière dont cela sera fourni. Sera-ce des fournitures de la Terre? Ou sera-t-il produit localement pour réduire les coûts et la dépendance vis-à-vis de notre planète?

«Pour compléter ce système, vous devez créer davantage de structures», a ajouté Palmer.

Les chercheurs pensent qu'avant qu'une personne ne pose le pied sur la planète rouge, une mission robotique pourrait voler un mois plus tôt et préparer un régolithe martien pour l'agriculture. Les robots agricoles peuvent extraire le régolite et effectuer des tâches pour éliminer le perchlorate, en introduisant la biologie nécessaire pour créer les cycles nécessaires à la survie des plantes. L'idée est de créer des fermes viables avant l'arrivée de la mission humaine. Les astronautes arriveront sur les lieux prêts avec des aliments frais, ainsi que des systèmes de maintien de la vie (apport en oxygène et ajustement des toxines).

Comment l'agriculture extraterrestre fonctionnera-t-elle sur Mars?

Les feuilles de laitue sont cultivées dans un simulateur martien additionné de nutriments. Le résultat est des feuilles saines (FIT / Buzz Aldrin Space Institute).

De nombreux problèmes différents sont associés à la production de produits sur Mars. Mais l'un des plus grands avantages de la culture physique des plantes sera psychologique. Trent Smith, responsable du projet expérimental «Veggie» de la Station spatiale internationale, qui utilise la culture hydroponique pour fournir aux plantes de l'eau et des nutriments en microgravité, a réalisé que les astronautes de l'avant-poste orbital recevaient une grande joie en cultivant des plantes dans un environnement complètement stérile, loin de chez eux. "Parce qu'ils sont sur une station spatiale, dans un environnement très hostile, avec tous ces fils et câbles ... Mais ils ont ces petites plantes qui leur tiennent à cœur et qui rappellent la maison", a déclaré Smith. "Quand nous irons sur Mars, ce sera un moment très important."

Veggie a présenté le processus de culture de la laitue, réalisé par l'astronaute de la NASA, Scott Kelly, au cours d'une mission d'un an à bord d'une station spatiale avec l'astronaute russe Mikhail Kornienko. Mais les astronautes sont restés dépendants des fournitures terrestres. Bien que la culture hydroponique doive jouer un rôle dans la supplémentation du régime alimentaire des explorateurs martiens, à la fin, nous devons dépendre des ressources de la planète rouge pour créer et maintenir des conditions de vie.

«Au début, nous pouvions faire de l'agriculture hydroponique. La culture hydroponique est incroyablement efficace », a déclaré Smith. «Mais si vous vous attardez un long moment, il est logique que cela se produise sur des systèmes agricoles régolithiques. Vous aurez deux façons différentes de cultiver des plantes pour la nourriture. "

Quelle que soit la voie choisie, vous devrez utiliser votre potentiel technique pour apprendre à vous reloger dans un environnement inhospitalier.

«C’est comme si vous retourniez dans une société agraire ancienne au moment où nous essayions de trouver un moyen de cultiver la terre», a déclaré Batcheldor. "Mais au lieu d'un sol fertile, nous cultivons le sol martien."

"La création d'une colonie martienne permanente va enfin fixer notre présence sur la planète", a-t-il ajouté.

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