Ci-dessus: Image Les astronautes Mario Runco et Andrew Thomas à bord d’une navette spatiale © Public Domain

Trois des besoins fondamentaux de l’être humain sur la Terre sont la nourriture, l’air et l’eau. Dans l’espace, l’être humain a aussi besoin de ces provisions. Pour les astronautes de la station spatiale internationale (SSI), ces besoins fondamentaux sont satisfaits par des éléments soit envoyés depuis la Terre, soit recyclés dans la SSI (l’air et l’eau). Dans l’avenir, la culture de plantes comme les tomates à l’intérieur de la SSI pourraient jouer un rôle important dans la satisfaction des trois besoins fondamentaux de l’être humain, exactement comme sur Terre.

Que Se Passe-t-il Maintenant À La Station Spatiale Internationale?

Nourriture

La nourriture contient des protéines, des matières grasses et des glucides qui nous donnent de l’énergie. Les aliments fournissent également les vitamines et les minéraux dont notre corps a besoin pour fonctionner correctement.

La nourriture destinée aux astronautes de la SSI est envoyée depuis la Terre dans des engins spatiaux de ravitaillement. La plupart des aliments sont prêts-à-manger ou précuits (voir figure 1). Les repas sont personnalisés pour fournir suffisamment d’énergie et de nutriments essentiels afin de maintenir les astronautes en bonne santé pendant leur mission.

Air

L’air respirable contient de l’azote, de l’oxygène et très peu de dioxyde de carbone (gaz carbonique). Nous avons besoin d’oxygène pour que nos cellules transforment la nourriture que nous mangeons en énergie; ce processus est appelé la respiration cellulaire. Le dioxyde de carbone est un déchet produit au cours de la respiration cellulaire, que nous expirons. C’est un gaz qui deviant toxique, voire mortel, s’il est present en trop grande quantité dans l’air que nous respirons.

La SSI gravite autour de la Terre dans le vide, ce qui signifie qu’il n’y a pas d’air naturellement accessible. Une machine appelée système de conditionnement d’air et de survie (voir la figure 2) produit de l’oxygène respirable pour les astronautes qui sont à bord. L’oxygène provient de la séparation des molécules d’eau en hydrogène gazeux et en oxygène gazeux. Le système de conditionnement d’air et de survie supprime également le dioxyde de carbone de l’air à l’intérieur de la SSI grâce à des filtres ou à des réactions chimiques. Ce n’est pas le seul système responsable de l’air respirable dans la SSI. Le système russe Elektron fabrique de l’oxygène et le système russe Vozdukh élimine le dioxyde de carbone.

Eau

Sur Terre, nous utilisons environ 350 litres d’eau par personne et par jour pour boire, cuisiner, nous laver, tirer la chasse d’eau des toilettes, etc. Les astronautes de la SSI utilisent seulement 12 litres par personne quotidiennement. Il est essentiel qu’ils conservent l’eau parce qu’il n’y a pas de source d’eau naturelle en orbite. L’eau est envoyée depuis la Terre dans des engins spatiaux de ravitaillement. Cependant, elle a une masse importante et il n’est donc pas pratique d’envoyer toute l’eau dont les astronautes ont besoin pour une longue mission.

Le recyclage de l’eau est très important dans l’environnement clos de la SSI. Le système de conditionnement recycle 93 % de l’eau utilisée et produite par les astronautes de la SSI (voir la figure 2). L’eau utilisée pour le lavage est nettoyée pour la rendre potable. L’excès de vapeur d’eau dans l’air à bord de la SSI est condensé pour former de l’eau à l’état liquide. Même la sueur et l’urine des astronautes sont collectées et recyclées pour en faire de l’eau potable.

En Quoi Un Jardin Spatial Contribuerait-il Au Système De Survie?

Nourriture

Seule une quantité limitée de nourriture fraîche peut être envoyée vers la SSI depuis la Terre, car elle doit être consommée avant qu’elle ne s’avarie. Un jardin spatial permettrait aux astronautes de récolter des fruits et des légumes frais en continu. Les graines sont idéales pour faire partie d’un envoi à la SSI dans un engin spatial de ravitaillement, car elles sont petites et légères.

Les plantes puisent l’énergie dont elles ont besoin en fabriquant leur propre nourriture dans le cadre d’un processus appelé photosynthèse. Pendant la photosynthèse, les plantes utilisent le dioxyde de carbone, l’eau et l’énergie lumineuse pour fabriquer de l’oxygène et du sucre. Le sucre est un glucide simple qui fournit de l’énergie aux cellules végétales. Les plantes peuvent aussi transformer le sucre en glucides complexes comme l’amidon. Les glucides issus de plantes constituent une importante source d’énergie alimentaire pour l’être humain (voir la figure 3).

En août 2015, les astronautes de la SSI ont mangé de la laitue qu’ils avaient fait pousser à bord de la station. C’était la première fois que des légumes cultivés dans l’espace étaient consommés dans l’espace. Les scientifiques de la NASA s’efforcent de créer des systèmes de jardinage pour faire pousser plus de plantes comestibles dans la SSI, y compris des tomates.

Air

Sur la Terre, les plantes sont essentielles pour rendre l’air respirable. En effet, les plantes utilisent du dioxyde de carbone et produisent de l’oxygène au cours de la photosynthèse, améliorant ainsi la qualité de l’air que nous respirons. Le fait de faire pousser des plantes dans la SSI contribuerait à produire de l’oxygène que les astronautes pourraient respirer, et à éliminer le dioxyde de carbone de l’air (voir la figure 3).

Eau

Les plantes évacuent de l’eau dans l’environnement par la transpiration, qui consiste en une évaporation à partir de petits pores, ou de trous, dans les feuilles. Il pourrait être possible que les plantes de la SSI soient arrosées avec des eaux usées non potables, et que la vapeur d’eau évacuée par les feuilles soit récoltée et transformée en eau potable pure grâce à la condensation (voir la figure 3). Les plantes ne pourraient pas fournir à elles seules toute l’eau pure nécessaire à une mission, mais elles pourraient compléter la composante « recyclage de l’eau » du système de conditionnement d’air et de survie.

Glossaire

Condensation :

Changement d’état de la matière qui passe d’un gaz à un liquide.

Dioxyde de carbone :

Gaz utilisé par les plantes pour la photosynthèse; gaz produit comme déchet par les animaux durant la respiration cellulaire. Les plantes produisent également du dioxyde de carbone par la respiration cellulaire, mais elles en utilisent plus durant la photosynthèse que ce qu’elles produisent lors de la respiration cellulaire.

Évaporation :

Changement d’état de la matière qui passe d’un liquide à un gaz.

Glucides :

L’un des principaux types de nutriments contenus dans les aliments et une source d’énergie alimentaire; l’énergie provient du sucre et de l’amidon, deux types de glucides. Le sucre est un glucide simple et l’amidon est un glucide complexe constitué par l’enchaînement d’un grand nombre de molécules de sucre.

Matières grasses :

L’un des principaux types de nutriments contenus dans les aliments et une source d’énergie alimentaire. Les graisses alimentaires sont également nécessaires pour absorber certaines vitamines. L’énergie alimentaire supplémentaire est stockée dans le corps sous forme de graisse.

Oxygène :

Gaz utilisé par les animaux pendant la respiration; gaz produit par les plantes durant la photosynthèse.

Photosynthèse :

Processus utilisé par les végétaux pour transformer l’énergie de la lumière en énergie biochimique (sucre). L’énergie de la lumière sert à transformer chimiquement le dioxyde de carbone et l’eau en oxygène et en sucre.

Protéine :

L’un des principaux types de nutriments contenus dans les aliments et une source d’énergie alimentaire. Les protéines alimentaires sont décomposées en leurs unités constituantes appelées acides aminés. Ces acides aminés peuvent être utilisés par l’organisme pour développer et réparer les tissus et les organes.

Respiration cellulaire :

Procédé utilisé par les plantes et les animaux pour obtenir de l’énergie à partir de molécules de sucre. La respiration cellulaire transforme chimiquement l’oxygène et le sucre en dioxyde de carbone, en eau et en chaleur.

Transpiration :

Processus de circulation de l’eau dans les plantes jusqu’à son évaporation par de petits pores, ou trous, dans les feuilles.

Vapeur d’eau : 

Molécules d’eau sous forme de gaz.