Comment L'Agriculture Spatiale Fonctionne

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L'agriculture spatiale est le processus de culture de plantes dans l'espace. Découvrez pourquoi l'agriculture spatiale est importante et comment l'agriculture spatiale affectera la vie sur terre

Vous êtes-vous déjà demandé où nous allions construire des maisons et agrandir des quartiers alors que nous utilisions de plus en plus de terres habitables de la Terre? Peut-être que l'espace sera la prochaine banlieue? Mais avant de commencer à envoyer les enfants dans un bus scolaire intergalactique, nous devons trouver de nouvelles façons d'accomplir les tâches quotidiennes dans l'espace, comme faire pousser de la nourriture. Les organisations internationales consacrent du temps et des ressources au développement d’une vie humaine durable au-delà de la Terre. Certains des objectifs des programmes spatiaux incluent le retour prochain et le règlement éventuel de la lune, ainsi que les voyages habités en attente vers Mars.

le Station spatiale internationale (ISS) fournit une plate-forme de coopération sur laquelle il est possible d’étudier les défis cruciaux que pose l’installation d’êtres humains dans l’espace pendant une période prolongée. Et les chercheurs doivent surmonter ces défis avant que de longs vols et des habitats permanents dans l’espace puissent se produire.

Galerie d'images de l'astronaute

Agriculture spatiale nécessite une meilleure compréhension pour que les humains puissent survivre dans l'espace sans contact permanent avec la Terre. L'agriculture spatiale fait simplement référence à la culture de plantes dans l'espace. À première vue, cela ne semble pas trop compliqué, mais les propriétés inhérentes à l’espace et notre capacité à voyager et à vivre dans son environnement compliquent grandement la situation.

Heureusement, l'ISS compte sur toute une équipe d'astronautes (pouce vert non requis) du monde entier spécialisés dans divers domaines scientifiques et techniques. Les astronautes mènent des expériences et améliorent nos connaissances sur la culture de plantes dans l'espace, ainsi que sur de nombreux autres domaines scientifiques critiques. Des chercheurs et des scientifiques du monde entier analysent les résultats et mènent leurs propres expériences, en imaginant de nouvelles théories et des solutions possibles à tester.

Avant d'examiner les progrès réalisés par les experts dans le domaine de l'agriculture spatiale, examinons un peu plus en profondeur les obstacles auxquels ils se heurtent.

Histoire de l'ISS

Les États-Unis avaient lancé l'idée d'une station spatiale depuis l'administration Reagan. En 1993, les États-Unis et la Russie ont décidé de fusionner leurs plans de stations spatiales et d’inviter d’autres pays à participer au projet. Les premiers composants de l'ISS en orbite ont été réunis dans l'espace en 1998 et la station a grandi petit à petit depuis. Les astronautes résidents sont arrivés en 2000. Deux ans plus tard, des astronautes installés Lada, la serre murale de la station utilisée dans les expériences et comme source de nourriture fraîche. Un deuxième établissement à bord de l’ISS, appelé le Système de culture modulaire européen, est utilisé pour étudier les plantes et mener d’autres expériences.

Les défis de l'agriculture spatiale

Les plantes doivent être cultivées dans des chambres de croissance spéciales à bord de l'ISS. Les astronautes mènent des expériences sur les plantes et les chambres de croissance, essayant de comprendre et d’améliorer le processus de l’agriculture spatiale.

Les plantes doivent être cultivées dans des chambres de croissance spéciales à bord de l'ISS. Les astronautes mènent des expériences sur les plantes et les chambres de croissance, essayant de comprendre et d’améliorer le processus de l’agriculture spatiale.

Pour comprendre les défis de l’agriculture spatiale, examinons certains des éléments qui influent sur la croissance des plantes dans l’espace.

Moins de gravité

Les expériences actuelles d’agriculture spatiale examinent différents aspects de l’agriculture microgravité (Un terme pour décrire un environnement avec peu ou pas de gravité). Ces expériences pourraient être utiles dans le cas connexe d’agriculture à la surface de la Lune ou de Mars, qui ont des niveaux de gravité nettement inférieurs à ceux de la Terre. Les plantes s’inspirent de la gravité pour identifier des aspects de leur croissance, tels que l’orientation des racines et des tiges. Les scientifiques analysent si les plantes peuvent bien pousser avec des niveaux de gravité inférieurs et quels sont ces niveaux.

Éclairage artificiel

La plupart des plantes sur Terre ont accès à une quantité de lumière naturelle et poussent dans cette direction, mais les chercheurs doivent tromper les plantes qui poussent dans l'espace pour suivre le même comportement. Le choix de l'éclairage dans les chambres de croissance est une considération importante pour plusieurs raisons. Il est important d'utiliser efficacement l'énergie dans l'espace, car les ressources sont limitées. L'énergie ne peut pas être gaspillée sur des ampoules qui ne maximisent pas leur rendement. En outre, différents types d'éclairage génèrent différents niveaux de chaleur et la chaleur supplémentaire doit être éliminée par les engins spatiaux (les chercheurs préfèrent les ampoules qui produisent peu de chaleur). De plus, les astronautes ne disposent pas de suffisamment de place pour transporter des ampoules de rechange dans l'espace. Ils ont donc besoin d'une source d'éclairage à la puissance suffisante, telle que des diodes électroluminescentes.

Matériel d'enracinement variable

Peu ou pas de gravité peut affecter le fonctionnement des matériaux d'enracinement. Différents matériaux d’enracinement et sols sont meilleurs que d’autres en ce qui concerne la distribution de l’eau et de l’air, deux éléments essentiels au succès de la croissance des plantes. Hors de l'espace, les sols granuleux peuvent provoquer la dispersion de l'eau et les sols fins peuvent empêcher l'écoulement de l'air . Les chercheurs expérimentent de nombreuses possibilités, notamment les particules d'argile, la culture hydroponique et un matériau tel que la tourbe.

Les contaminants

Les plantes poussent en utilisant l'air, l'humidité et la microgravité de la navette, des conditions différentes de celles de la Terre. Les chercheurs étudient la possibilité que des contaminants et des organismes dangereux provenant de l'espace affectent ces plantes cultivées dans l'espace, les rendant ainsi inoffensives pour l'homme. Des modifications de leurs codes génétiques pourraient être nuisibles d'une autre manière. Il est possible que si les astronautes ramènent les plantes et les mélangent avec celles cultivées sur Terre, nous pourrions nous retrouver avec la version spatiale du kudzu. Kudzu (Pueraria montana) est une espèce de plante envahissante importée du Japon vers les États-Unis à la fin du XIXe siècle.

Espace disponible limité

Les quartiers confinés des engins spatiaux sont très différents des gigantesques terres agricoles de la Terre. Les chercheurs doivent développer un appareil efficace et rationalisé, capable de contenir les cultures lorsqu'elles poussent dans un espace limité. Les machines en croissance doivent être automatiques (ou au moins avoir cette capacité) et pouvoir réguler l'arrosage, l'humidité, l'éclairage, la circulation de l'air et l'apport en nutriments. Ces machines en croissance doivent également s'intégrer au système de réanimation vitale pour réussir l'échange de dioxyde de carbone et d'oxygène.

Alors, quand les astronautes peuvent-ils visiter le premier bar à salades de l'espace? Les chercheurs s’efforceront peut-être longtemps de comprendre et de surmonter les obstacles que présente l’agriculture spatiale. Lisez la page suivante pour en savoir plus sur leurs recherches et sur les raisons pour lesquelles les insectes pourraient devenir la nourriture de demain.

Recherche en agriculture spatiale

La Station spatiale internationale dérive au-dessus de Miami.

La Station spatiale internationale dérive au-dessus de Miami.

Les recherches sur l'agriculture spatiale se concentrent généralement sur les plantes qui ont un rendement élevé en parties comestibles et peuvent prospérer dans de petits espaces. Les chercheurs ont commencé à faire pousser diverses plantes dans l’espace, notamment le thale cress, les lentilles, le blé, la salade feuillue, la moutarde des champs et le soja.

Et avec ces usines, les chercheurs déterminent le fonctionnement des futures exploitations spatiales. Les plantes ont toujours besoin de tous les éléments de base qu’elles reçoivent sur la Terre - eau, dioxyde de carbone et nutriments. Bien que les plantes puissent vivre avec peu de gravité, il est préférable qu'elles aient au moins une petite quantité pour éviter tout problème de croissance. Gravité artificielle, produite par une centrifugeuse mécanique, aide à résoudre ce problème. Les expériences qui contrôlent la quantité et la durée de la gravité artificielle aident les chercheurs à déterminer dans quelle mesure la gravité influe sur la direction de la croissance des racines. Heureusement, la Lune et Mars ont un certain niveau de gravité, ce qui aidera à maintenir la vie végétale sur ces corps célestes.

Les résultats de la recherche à ce jour ont été mitigés. Dans certains cas, les plantes et les graines cultivées et rentrées de l'ISS reflétaient le groupe de contrôle basé au sol. Dans d'autres expériences, ils étaient similaires mais légèrement plus grands ou plus grands. Dans encore plus d'essais, les chercheurs ont noté des différences significatives entre les plantes cultivées en microgravité et celles sous gravité normale.

Par exemple, les résultats de l'étude du système de production de biomasse (BPS) de la NASA ont révélé que, tandis que les deux groupes de plantes poussaient de manière similaire, les graines immatures cultivées sur l'ISS se développaient à des vitesses variables. Les taux de développement des semences du groupe témoin étaient tous identiques. Des éléments tels que les protéines de graine et les glucides solubles dans les semis de l'ISS existaient à des niveaux différents de ceux du groupe de contrôle au sol. Les chercheurs ont noté que cela pourrait changer le goût des aliments cultivés dans l'espace.

Il est important de noter, cependant, que les résultats mitigés peuvent être expliqués en raison de la diversité des facteurs de contrôle (comme la température, la lumière et l'humidité) dans les différentes expériences, les différents appareils de culture et le fait que les plantes peuvent être simplement difficiles à contrôler. grandir.

Maintenant que nous avons examiné les essais de recherche sur l'agriculture spatiale, voyons de plus près pourquoi cette recherche est si fondamentale pour l'exploration spatiale future.

Un bond de géant pour les sauterelles

Qu'ils aient ou non des ailes, certains insectes pourraient avoir la chance de voler s'ils étaient choisis pour aller dans l'espace et faire partie de la recherche sur l'agriculture spatiale. Bien que de nombreuses parties de la plante soient non comestibles pour l'homme, elles constituent un délicieux repas pour les insectes. Les insectes peuvent convertir une grande partie de cette matière non comestible en quelque chose de plus utile, comme un engrais.

Ces insectes constituent également une excellente source de nutriments pour les personnes et les animaux dans l’espace. Une sauterelle pourrait être un changement bienvenu, sinon croustillant, pour les astronautes qui se nourrissent de repas déshydratés. De plus, certains insectes pourraient avoir des avantages supplémentaires pour les voyageurs de longue date dans l’espace. Par exemple, la soie produite par les vers à soie peut être tissée en corde et en vêtement.

L'impact de l'agriculture spatiale

Les astronautes C. Michael Foale (à gauche) et Alexander Kaleri, membres de l'équipage de l'Expedition 8 à bord de l'ISS, posent à côté de la serre de Lada.

Les astronautes C. Michael Foale (à gauche) et Alexander Kaleri, membres de l'équipage de l'Expedition 8 à bord de l'ISS, posent à côté de la serre de Lada.

Bien que la plupart des recherches menées par la NASA et d’autres agences spatiales soient importantes pour les programmes spatiaux, l’impact de l’agriculture spatiale a de nombreuses applications concrètes sur Terre.

Le principal avantage et le principal objectif de l'apprentissage de l'agriculture dans l'espace est de permettre l'exploration spatiale à long terme. Il est essentiel que les astronautes disposent d'une source de nourriture régénérative. Imaginez que vous partiez en vacances pendant un an et que vous ayez à emballer tous les repas que vous aviez prévu de manger - votre voiture serait complètement remplie de produits d'épicerie.

Les plantes peuvent également aider le système de support de vie. Ils peuvent être utilisés pour purifier l’eau et recycler le dioxyde de carbone en oxygène. Si elles sont cultivées à une assez grande échelle, les plantes pourraient avoir un impact considérable sur la conception des vaisseaux spatiaux et des colonies.

De retour ici sur Terre, l’impact de l’agriculture spatiale étendra nos connaissances sur l’agriculture. Les chercheurs espèrent transférer ce qu'ils ont appris sur la culture d'aliments dans le climat inhospitalier de l'espace vers des climats tout aussi difficiles qu'hostiles sur Terre. Ils collectent des informations détaillées sur la croissance des plantes et espèrent que ces informations seront utiles à mesure que les terres deviennent plus rares et moins fertiles. Les objectifs comprennent des cultures de meilleure qualité, des rendements plus élevés et des systèmes agricoles mieux contrôlés; serres.

L'agriculture spatiale a conduit à d'autres applications surprenantes et utiles ici sur Terre. L'un est un appareil spécial appelé Bio-KES qui convertit l'éthylène en dioxyde de carbone et en eau à l'aide lumière ultraviolette. L'éthylène amène les plantes à mûrir et à se gâter. Un dispositif tel que Bio-KES, utilisé dans les unités de stockage des aliments et les vitrines d'exposition, pourrait contribuer à prolonger la durée de conservation des produits, fleurs et autres produits périssables. La lumière ultraviolette a d'autres applications en plus de réduire la quantité d'aliments pourris que nous devons éliminer. Il peut également être utilisé pour tuer des agents pathogènes tels que l'anthrax, aider les plaies à guérir plus rapidement et améliorer l'efficacité de certains traitements du cancer.

L'étude des parois des cellules des plantes est un autre domaine susceptible d'avoir des conséquences inattendues. Grâce à l'agriculture spatiale, les scientifiques peuvent découvrir comment contrôler et réguler la robustesse d'une plante. Certaines plantes pourraient bénéficier de cette recherche en ce qui concerne une meilleure durabilité aux intempéries. En outre, les arbres dont les parois cellulaires sont moins robustes se développeraient plus rapidement et seraient plus faciles et moins coûteux à transformer en papier. Ces arbres génétiquement modifiés pourraient contribuer à ralentir la déforestation en devenant des ressources fiables et à croissance rapide pour la production de papier.

Enfin, les plantes semblent améliorer le psychisme. Tout comme le jardinage et les promenades dans le parc peuvent vous mettre de bonne humeur ici sur Terre, il en va de même pour nos homologues de l'espace à bord de l'ISS. Les plantes et un environnement luxuriant peuvent à la fois stimuler les sens et produire un effet calmant. Par exemple, les astronautes ont utilisé des plantes comme instruments thérapeutiques après le décès de leurs collègues dans la catastrophe de Columbia . Les chercheurs envisagent d'étudier les effets psychologiques des plantes en suivant le temps que chaque astronaute consacre au jardinage et à la culture des plantes.

L'agriculture spatiale aura une incidence sur nos chances de survie futures sur le terrain accidenté de Mars, ainsi que sur notre capacité à nourrir la population en ballon de la Terre. Pour plus d'informations sur l'agriculture spatiale, visitez les liens de la page suivante.


Supplément Vidéo: Agriculture de précision: Analyse spatiale des sols par télédétection.




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