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H2020

TIME SCALE — Résultat en bref

Project ID: 640231
Financé au titre de: H2020-EU.2.1.6.1.
Pays: Norvège
Domaine: Espace

La prochaine génération d’agriculture spatiale est en marche

Des systèmes de survie, tels que le système modulaire européen de culture (EMCS) de l’ISS, seront essentiels à toute mission d’exploration humaine viable dans l’espace. Le projet TIME SCALE commence là où le développement de l’EMCS s’est arrêté, en préparant le terrain pour une nouvelle génération de systèmes de survie capables de soutenir les futures missions vers la Lune et Mars.
La prochaine génération d’agriculture spatiale est en marche
Cela fait 12 ans que l’ESA a lancé l’EMCS, une installation expérimentale dédiée à l’étude de la biologie végétale dans des environnements à gravité réduite. Pendant toutes ces années, les scientifiques ont pu apprendre comment les plantes détectent la direction de la gravité même à des niveaux très bas, comment la gravité affecte les processus moléculaires régulant la croissance des plantes, ou comment la lumière affecte la prolifération cellulaire et le développement des plantes en l’absence de gravité.

Toutefois, comme le souligne le Dr Ann-Iren Kittang Jost, directrice de recherche au CIRIS, l’EMCS n’est pas parfait. «Les charges utiles de l’ISS, qui permettent des expériences et des démonstrations technologiques sous la gravité simulée de la Lune ou de Mars à l’aide d’une centrifugeuse, ont un volume limité pour la culture des plantes. En outre, l’eau est injectée ou s’écoule à travers des systèmes liquides dans lesquels les nutriments sont fournis en utilisant une libération lente dans le milieu. Le principal problème est que cela ne permet qu’un contrôle très limité des éléments nutritifs disponibles pour les plantes et rend difficile l’étude de la dynamique des éléments nutritifs pendant la période de croissance.»

En 2015, le Dr Kittang Jost a commencé à coordonner le projet TIME SCALE (Technology and Innovation for Development of Modular Equipment in Scalable Advanced Life Support Systems for Space Exploration) pour résoudre ce problème. Le consortium du projet a développé des chambres de culture plus grandes, dotées d’un sous-système de gestion recyclable de l’eau et des nutriments avec un substrat liquide pur.

Malgré son potentiel, la gestion de l’eau et des nutriments est l’un des sous-systèmes les plus difficiles à exploiter dans des conditions de gravité réduite. «Il s’agit d’un domaine où de nombreuses connaissances et démonstrations technologiques sont nécessaires pour développer des connaissances et une expérience fiables, qui profiteront aux futurs systèmes fermés de survie régénérateurs (CRLSS) pour l’exploration humaine de l’espace», a affirmé le Dr Kittang Jost.

Afin de mettre le plus de chances de son côté, l’équipe du projet a développé des concepts et une platine d’expérimentation pour la culture des plantes et des algues. Elle a créé un système de capteurs multi-ion qui permet de surveiller les ions nutritifs et un système de caméra combiné à un chromatographe compact en phase gazeuse pour la détection précoce du stress chez les plantes. Ces outils ne fournissent pas seulement des données scientifiques en temps réel, ils permettent également de mettre en place des systèmes de régulation ou des mesures de correction précoce dans un système de culture.

«La platine d’expérimentation du système de culture des plantes est le principal résultat du projet, mais nous avons aussi trouvé une recette optimale pour la croissance des plantes, observé les effets des concentrations de nitrate en solution nutritive sur la transpiration de la laitue, développé un système de surveillance sanitaire combinant caméras et analyseurs de gaz et mis au point de nouvelles technologies, telles que des systèmes de capteurs multi-ion et des systèmes compacts de chromatographie en phase gazeuse, qui analysent les liquides et les gaz pour des applications terrestres et spatiales», a noté le Dr Kittang Jost.

Trois de ces produits ont déjà été lancés sur le marché ou devraient l’être prochainement: la mise à niveau d’un système compact de chromatographie en phase gazeuse; un analyseur multi-ion automatisé unique, indiquant la CE et le pH; et le système de caméra pour la surveillance phytosanitaire qui fait actuellement l’objet d’un suivi en vue d’un accord de licence.

Bien que le projet soit maintenant terminé, les partenaires de TIME SCALE continueront de mettre au point des systèmes de culture de plantes et d’algues pour l’ISS et les futures missions d’exploration spatiale. «Une entreprise dérivée spécialisée dans les systèmes de gestion de l’eau et des nutriments, ainsi que dans le système d’imagerie phytosanitaire sera créée», a conclu le Dr Kittang Jost. «Les nouvelles connaissances et les technologies innovantes produites dans le cadre de TIME SCALE ouvrent de nouveaux projets de R&D possibles, visant une production alimentaire durable sur Terre et des applications spatiales.»

Mots-clés

TIME SCALE, agriculture spatiale, EMCS, culture, ISS, algues, nutriments, exploration spatiale