Dans les années 2010, il y avait un désir accru de missions spatiales à long terme, ce qui conduisait au désir de la production de plantes spatiales comme nourriture pour les astronautes. Un exemple de ceci est la production de légumes sur la Station spatiale internationale en orbite terrestre. En 2010, 20 expériences de croissance de plantes avaient été menées à bord de la Station spatiale internationale.
Plusieurs expériences ont été axées sur la façon dont la croissance et la distribution des plantes se comparent en micro-gravité, les conditions spatiales par rapport aux conditions terrestres. Cela permet aux scientifiques d’explorer si certains modèles de croissance des plantes sont innés ou axés sur l’environnement. Par exemple, Allan H. Brown a testé les mouvements des semis à bord de la navette spatiale Columbia en 1983. Les mouvements des semis de tournesol ont été enregistrés en orbite. Ils ont observé que les plantules subissaient encore une croissance rotationnelle et une circumnation malgré le manque de gravité, montrant que ces comportements sont instinctifs.
D’autres expériences ont montré que les plantes ont la capacité de présenter un gravitropisme, même dans des conditions de faible gravité. Par exemple, le Système européen de culture modulaire de l’ESA permet d’expérimenter la croissance des plantes; agissant comme une serre miniature, les scientifiques à bord de la Station spatiale internationale peuvent étudier comment les plantes réagissent dans des conditions de gravité variable.L’expérience Gravi-1 (2008) a utilisé l’EMCS pour étudier la croissance des plantules de lentilles et le mouvement des amyloplastes sur les voies dépendantes du calcium. Les résultats de cette expérience ont révélé que les plantes étaient capables de détecter la direction de la gravité même à des niveaux très bas. Une expérience ultérieure avec l’EMCS a placé 768 plantules de lentilles dans une centrifugeuse pour stimuler divers changements gravitationnels; cette expérience, Gravi-2 (2014), a montré que les plantes modifient la signalisation du calcium vers la croissance des racines tout en étant cultivées à plusieurs niveaux de gravité.
De nombreuses expériences ont une approche plus généralisée dans l’observation des schémas de croissance globaux des plantes par opposition à un comportement de croissance spécifique. Une de ces expériences de l’Agence spatiale canadienne, par exemple, a révélé que les semis d’épinette blanche poussaient différemment dans l’environnement spatial anti-gravité par rapport aux semis liés à la Terre; les semis spatiaux présentaient une croissance accrue à partir des pousses et des aiguilles, et avaient également une distribution aléatoire des amyloplastes par rapport au groupe témoin lié à la Terre.
Premiers efforts
Les premiers organismes dans l’espace étaient des » souches de graines spécialement développées » lancées à 134 km (83 mi) le 9 juillet 1946 sur une fusée V-2 lancée par les États-Unis. Ces échantillons n’ont pas été récupérés. Les premières graines lancées dans l’espace et récupérées avec succès sont des graines de maïs lancées le 30 juillet 1946. Bientôt suivi le seigle et le coton. Ces premières expériences biologiques suborbitales ont été menées par l’Université Harvard et le Naval Research Laboratory et concernaient l’exposition aux rayonnements sur des tissus vivants. En 1971, 500 graines d’arbres (Pin Loblolly, Sycomore, Sweetgum, Séquoia et sapin de Douglas) ont été volées autour de la Lune sur Apollo 14. Ces arbres lunaires ont été plantés et cultivés avec des témoins sur Terre où aucun changement n’a été détecté.
Station spatiale eraEdit
En 1982, l’équipage de la station spatiale soviétique Saliout 7 a mené une expérience, préparée par des scientifiques lituaniens (Alfonsas Merkys et d’autres), et a cultivé des Arabidopsis en utilisant Fiton-3 experimental appareil de micro-serre, devenant ainsi les premières plantes à fleurir et produire des graines dans l’espace. Une expérience Skylab a étudié les effets de la gravité et de la lumière sur les plants de riz. La serre spatiale SVET-2 a réussi à obtenir une croissance de graines à graines en 1997 à bord de la station spatiale Mir. Bion 5 transportait Daucus carota et Bion 7 transportait du maïs (alias maïs).
Les recherches sur les plantes se sont poursuivies sur la Station spatiale internationale. Le système de production de biomasse a été utilisé sur l’expédition 4 de l’ISS. Le système de production de légumes (Veggie) a ensuite été utilisé à bord de l’ISS. Les plantes testées dans des légumes avant d’entrer dans l’espace comprenaient de la laitue, des bettes à carde, des radis, du chou chinois et des pois. La laitue romaine rouge a été cultivée dans l’espace lors de l’Expédition 40 qui a été récoltée à maturité, congelée et testée sur Terre. Les membres de l’Expédition 44 sont devenus les premiers astronautes américains à manger des plantes cultivées dans l’espace le 10 août 2015, lors de la récolte de leur récolte de Romaine rouge. Depuis 2003, les cosmonautes russes mangent la moitié de leur récolte tandis que l’autre moitié est consacrée à de nouvelles recherches. En 2012, un tournesol a fleuri à bord de l’ISS sous les soins de l’astronaute de la NASA Donald Pettit. En janvier 2016, des astronautes américains ont annoncé qu’un zinnia avait fleuri à bord de l’ISS.
En 2017, l’Habitat végétal avancé a été conçu pour l’ISS, qui était un système de croissance végétale presque autonome pour cette station spatiale en orbite terrestre basse. Le système est installé en parallèle avec un autre système cultivé à bord de la station, VEGGIE, et une différence majeure avec ce système est que l’APH est conçu pour nécessiter moins d’entretien par les humains. APH est pris en charge par le Gestionnaire en temps réel de l’Avionique de l’Habitat végétal. Certaines plantes qui devaient être testées en APH comprennent le blé nain et l’Arabidopsis. En décembre 2017, des centaines de graines ont été livrées à l’ISS pour la croissance dans le système VEGGIE.
En 2018, l’expérience Veggie-3 à l’ISS a été testée avec des coussins végétaux et des tapis de racines. L’un des objectifs est de cultiver de la nourriture pour la consommation de l’équipage. Les cultures testées à cette époque comprennent le chou, la laitue et le mizuna. En 2018, le système de bassins de distribution des nutriments en microgravité a été testé.
En décembre 2018, le Centre aérospatial allemand a lancé le satellite EuCROPIS en orbite terrestre basse. Cette mission porte deux serres destinées à cultiver des tomates sous la gravité simulée d’abord de la Lune puis de Mars (6 mois chacune) en utilisant des sous-produits de la présence humaine dans l’espace comme source de nutriments.
La série d’expériences sur la croissance des plantules pour étudier les mécanismes des tropismes et la cellule/cycle a été réalisée sur l’ISS entre 2013 et 2017. Ces expériences impliquaient également l’utilisation de la plante modèle Arabidopsis thaliana, et étaient une collaboration entre la NASA (John Z. Kiss en tant que PI) et l’ESA (F. Javier Medina en tant que PI).
Le 30 novembre 2020, les astronautes à bord de l’ISS ont récolté la première récolte de radis cultivés sur la station. Un total de 20 plantes a été collecté et préparé pour le transport vers la Terre. Il est actuellement prévu de répéter l’expérience et de développer un deuxième lot.
Surface lunaire – à partir de 2019Edit
L’atterrisseur lunaire Chang’e 4 en janvier 2019 transportait une « biosphère » scellée de 3 kg (6,6 lb) avec des graines et des œufs d’insectes pour tester si les plantes et les insectes pouvaient éclore et croître ensemble en synergie. L’expérience comprenait des graines de pommes de terre, de tomates et d’Arabidopsis thaliana (une plante à fleurs), ainsi que des œufs de vers à soie. Ceux-ci sont devenus les premières plantes cultivées sur la Lune. Les systèmes environnementaux garderont le conteneur hospitalier et semblable à la Terre, à l’exception de la faible gravité lunaire. Si les œufs éclosent, les larves produiraient du dioxyde de carbone, tandis que les plantes germées libéreraient de l’oxygène par photosynthèse. On espère qu’ensemble, les plantes et les vers à soie pourront établir une synergie simple au sein du conteneur. Un appareil photo miniature photographiera toute croissance. L’expérience biologique a été conçue par 28 universités chinoises.