Des épices dans l’espace : à l’intérieur du projet révolutionnaire de piment en apesanteur de la NASA

Il y a quelques semaines, les astronautes de la Station spatiale internationale (ISS) ont profité d'un festin très spécial de tacos, notamment de piments Hatch frais cultivés en orbite. Plus qu'un simple divertissement pour l'équipage, ce sont les premières plantes à fleurs cultivées, récoltées et consommées dans l'espace, et elles représentent un bond en avant dans la complexité des plantes cultivées en microgravité.

Pour en savoir plus sur la façon dont vous cultivez des légumes frais et savoureux dans l'espace, nous avons parlé à LaShelle Spencer, responsable de l'équipe scientifique du projet pour l'expérience du piment chili, qui a supervisé le projet depuis la sélection et la préparation des graines jusqu'à leur emballage pour le lancement et la surveillance à distance des plantes. au fur et à mesure qu'ils grandissaient dans l'ISS et supervisaient la première récolte.

Un environnement végétal cosy dans l'espace

Le but du projet était simple : prouver qu'il est possible de faire pousser dans l'espace une plante à floraison complexe comme le piment. Bien qu'il soit relativement facile de faire pousser des légumes-feuilles comme le chou frisé sur l'ISS, et que des projets récents aient réussi à faire pousser des légumes comme des radis ainsi que du blé, la culture de piments est plus complexe que ces projets précédents – à la fois parce que les plantes nécessitent une pollinisation minutieuse et parce qu'il faut beaucoup plus longtemps pour qu'ils poussent (environ quatre mois) par rapport à des cultures plus rapides comme la laitue et les radis.

Les cultures ont été cultivées dans un conteneur spécial sur l'ISS appelé Advanced Planet Habitat, un système entièrement automatisé que les chercheurs au sol peuvent contrôler à distance. Des photos sont prises des plantes dans l'habitat chaque jour, et les chercheurs peuvent contrôler de nombreux aspects de l'environnement, comme le réglage des lumières LED rouges, vertes et bleues ou la température à l'intérieur du réservoir de culture.

L'APH est un environnement fermé. Par rapport à lorsque vous cultivez dans une jardinière, Spencer a déclaré : « Vous avez la nature. Vous avez le soleil et le spectre complet [de la lumière]. Dans l'APH, il n'y a qu'un spectre limité de lumière disponible et les plantes manquent de lumière ultraviolette, ce qui fait que les poivrons développent de minuscules tumeurs sur la face inférieure de leurs feuilles. Ce n'est pas un problème pour le type de piment Hatch choisi, mais cela peut être un problème pour d'autres variétés.

Un autre problème est la fertilisation. "Nous utilisons des engrais à libération prolongée", a expliqué Spencer. « Nous devions nous assurer que nous disposions du bon mélange de nutriments pour mener à bien une expérience de 120 jours. C'est un mélange de calcium, de nitrate de magnésium, des choses comme ça. Et quand ils sont partis, ils sont partis. Il n'y a aucun moyen d'ajouter plus de nutriments au système.

Ajuster les conditions à la volée

Alors que l'équipe de Spencer disposait d'un appareil similaire à l'APH dans son laboratoire pour les tests et l'utilisait pour simuler les conditions requises par les plantes, il était toujours difficile de prédire exactement les conditions dont les piments auraient besoin pour pousser dans l'espace. "Nous avons dû nous ajuster à la volée", a-t-elle déclaré, ce qu'ils pouvaient faire à partir du sol en modifiant des facteurs tels que les niveaux de lumière dans l'habitat ou les niveaux de nettoyage de certains produits chimiques de l'environnement.

Par exemple, les besoins en eau des plantes étaient différents sur Terre de ceux de la station spatiale, qu'ils ont repérés en regardant des photographies des plantes au fur et à mesure de leur croissance. "Les besoins en eau sont probablement 10 à 15 % plus élevés que ce que nous faisions au sol", a expliqué Spencer, ce qui était dû à la façon dont l'eau se reposait et se déplaçait autour de l'APH en microgravité.

Les plantes sans gravité poussent étrangement

Même avec tous ces ajustements, il y avait encore des différences dans la façon dont les plantes poussaient en microgravité. Dans les conditions de gravité de la Terre, le type de piment utilisé pousse droit vers le haut, avec les fleurs et les fruits pendants. « En microgravité, les plantes avaient une morphologie plus touffue et poussaient parallèlement au support scientifique [le plateau dans lequel les graines sont plantées]. Les fleurs se sont ouvertes tout droit et certains des fruits se sont également ouverts », a expliqué Spencer.

Cette différence dans la forme de la plante n'est pas seulement une curiosité, car elle peut avoir affecté la façon dont les plantes sont pollinisées. L'équipe de Spencer a découvert que leur culture de piment était plus lente à polliniser en orbite qu'au sol, et elle pense que cela pourrait être dû au fait que, lorsque les fleurs pointent vers le haut, les rafales d'air qu'ils utilisent pour la pollinisation auraient pu chasser le pollen de la fleur, au lieu de secouer une fleur orientée vers le bas et de laisser le pollen se mélanger à l'intérieur de la fleur.

"La microgravité a certainement eu un effet énorme sur la morphologie des plantes", a-t-elle déclaré, mais la microgravité n'affecte pas toutes les plantes de la même manière. « Nous cultivons des légumes-feuilles dans VEGGIE depuis un certain temps, et lorsque nous obtenons l'eau adéquate, ils se portent très bien. Il n'y a rien à dire qu'ils sont différents de ce que nous cultivons sur le terrain. Maintenant que nous sommes passés aux cultures fructifères, il y a définitivement une différence.

L'une des plus grandes différences était que les plantes dans l'espace étaient environ 50 % plus petites que celles au sol. Mais les piments qu'ils produisaient étaient toujours importants, atteignant environ quatre ou cinq pouces de longueur.

Tacos savoureux de l'espace

Alors pourquoi faire pousser des piments ? Eh bien, pour commencer, elles sont riches en vitamine C et les plantes sont suffisamment robustes pour bien pousser même dans des conditions difficiles. En plus de l'aspect nutritionnel, le piquant caractéristique des piments est hautement souhaitable parmi les astronautes, a déclaré Spencer : « L'équipage, parce que l'environnement de microgravité affecte leurs papilles gustatives, ils ont toujours exprimé le désir d'aliments plus épicés. Ils aiment la sauce piquante !

Malgré toute la complexité de la culture des poivrons, la première récolte a été un grand succès. "C'était génial!" dit Spencer. Elle et son équipe ont regardé des photos de la récolte de poivrons et ont envoyé des instructions à l'astronaute Mark Vande Hei pour en choisir sept pour la récolte. Ils étaient pour la plupart verts, avec un poivron rouge. Après avoir soigneusement cueilli les poivrons, les astronautes les ont ensuite coupés en dés et les ont dégustés dans des tacos, que l'astronaute Megan McArther a décrits comme "Friday Feasting!"

Fête du vendredi ! Après la récolte, nous avons pu goûter au chili rouge et vert. Ensuite, nous avons rempli des sondages (il faut avoir les données ! ). Enfin, j'ai fait mes meilleurs space tacos à ce jour : fajita boeuf, tomates réhydratées & artichauts, et ÉCOUPEZ LE CHILI ! https://t.co/pzvS5A6z5u pic.twitter.com/fJ8yLZuhZS

— Megan McArthur (@Astro_Megan) 29 octobre 2021

Un coup de pouce psychologique

Cela met en évidence l'un des grands avantages de la culture d'aliments frais dans l'espace : non seulement il est bon pour la santé physique des astronautes de manger des légumes frais, mais c'est également excellent pour leur bien-être mental . Des expériences de psychologie sur le terrain ont montré que nourrir les plantes peut donner des sentiments de satisfaction et de fierté et peut aider à améliorer l'humeur et à réduire le stress . Il est probable qu'il en va de même pour les astronautes, d'autant plus qu'ils se trouvent dans un environnement clos avec peu d'accès à la nature.

Alors que l'équipe de Spencer attend toujours des données sur ce que les astronautes ont ressenti en s'occupant des piments (ils remplissent un questionnaire sur leurs expériences dans le cadre de l'expérience), elle a dit qu'elle pensait que les astronautes vivaient une expérience positive lorsqu'elle a observé elles interagissent avec les plantes. "Je vois de l'excitation sur leurs visages quand je les regarde sur les caméras", a-t-elle déclaré. "Je peux dire qu'ils aiment leur odeur."

Les astronautes peuvent également passer du temps avec les plantes entre les moments où ils effectuaient des opérations comme la récolte. "Ils ont pu retirer la couverture et regarder par la fenêtre pendant leur temps libre", a déclaré Spencer. Et cela s'est également avéré utile pour l'expérience, car l'un des membres de l'équipe a repéré une plante qui développait un problème commun appelé pourriture apicale pendant leur temps libre, qui a ensuite été retirée de la culture.

Quelle est la prochaine étape pour les plantes dans l'espace ?

La première récolte étant terminée, l'expérience n'est pas encore terminée. Davantage de piments continueront de croître et la prochaine récolte est provisoirement prévue pour le 26 novembre. Finalement, certains piments seront ramenés sur Terre, où leur constitution génétique sera comparée à des piments similaires cultivés sur Terre, et Spencer et son équipe effectuer une analyse nutritionnelle.

Spencer dit également qu'il y a beaucoup d'autres questions qu'elle souhaite étudier sur la façon dont la microgravité affecte la pollinisation et la fructification, car nous sommes loin d'avoir une compréhension complète de la façon dont un manque de gravité affecte ces plantes complexes. Pour l'instant, cependant, nous nous rapprochons d'un pas de plus pour fournir aux astronautes une nourriture délicieuse et saine, et en apprendre beaucoup sur les plantes dans le processus.