La vie dans l'espace à long terme
Pour le Long Terme
Pour la vie dans le long terme, il faut éviter les problèmes liés à l'endogamie et prévoir de la nourriture pour tous.
Qu’est-ce que l’endogamie ?
Dans la plupart des pays, il existe des lois qui interdisent le mariage entre parents proches. Les raisons ne sont pas que morales, ni éthiques ni religieuses. Il s’agit en réalité d’une mesure de prévention pour éviter la naissance d’enfants issus de l’union de deux personnes partageant une quantité importante de matériel génétique.
Les bébés fruits d’endogamie –nés d’une relation entre frères ou cousins- ont plus de risques pour souffrir de problèmes génétiques à l’origine de graves maladies.
L’endogamie est considérée comme une des plus grandes responsables de la disparition de certaines dynasties et peuples, comme celle des Habsbourg, qui pendant des générations se mariaient entre parents proches. Des civilisations, comme l’Egyptienne, pratiquaient l’endogamie pour assurer la « pureté » des races.
La plus grande partie des maladies génétiques se produisent lorsque deux gènes défectueux, généralement récessifs, s’unissent. Cela implique que les deux parents de la personne malade sont porteurs.Nous sommes pour la plupart porteurs d’un gène d’une maladie que probablement nous ne manifesterons jamais. Mais si par hasard, nous avons un fils avec une personne porteuse de ce gène en question, notre enfant aura de très grandes probabilités pour développer une grave maladie qui pourrait s’avérer mortelle.
Charles II d'Espagne,
fruit de l'endogamie,
mit terme à la dinastie des Habsbourg
Affiche publicitaire pour la donation de sperme et d'ovules
Les enfants issus des relations endogamiques ont des gènes récessifs qui s’activent et se manifestent. Des exemples de ces maladies seraient l’hémophilie, Huntington, la mucoviscidose, des dystrophies musculaires, des troubles psychiques et voire des handicaps mentaux.
Plus les parents sont proches, plus le risque est grand.
L’Association Américaine pour l’avancement des sciences organisa une conférence en 2002 sur les voyages interstellaires. Lors de la conférence, l’anthropologiste John Moore estima qu’une population de 150 à 180 personnes permettrait une reproduction normale pour le temps de vie de 60 à 80 générations. Pour une vie dans le long terme il faudrait embarquer encore plus de personnes pour éviter l’endogamie pendant plus d’années.
Comme des spermatozoïdes et des ovaires nécessitent mois d’espace que des hommes et de femmes, on peut les conserver pour réaliser une fécondation in vitro. L’utilisation de banques de sperme et d’ovules réduirait donc le nombre d’habitants nécessaires pour maintenir la biodiversité.
Dans une colonie spatiale, l’endogamie poserait un grand problème, puisque un nombre limité de personnes devrait se reproduire entre elles. La solution à ce problème serait de doter la colonie d’une grande diversité génétique. Par conséquent, la colonie spatiale devrait être peuplée par un grand nombre de personnes.
D'accord, maintenant on possède une bonne biodiversité à bord de la colonie, mais comment faire pour les nourrir de façon indéfinie?
La vie à long terme dans l’espace exige la production de nourriture sur place, si non toutes ses habitantes risquent de mourir. Alors comment nourrir toutes ces personnes?
Pour fournir la nourriture nécessaire a la colonie spatiale sans aucun ravitaillement externe, on doit être capables de produire des aliments dans l’espace de façon autonome. Pour ça il faut créer un écosystème où, seulement avec l’apport de l’énergie solaire, les plantes et l’espèce de vies animales peuvent naître, pousser et mourir dans un cycle de vie continu.On peu définir comme un écosystème à l’ensemble dynamique d'organismes vivants (espèces végétales, animales et micro-organismes) qui interagissent entre eux et avec le environnement (sol, climat, eau, lumière) dans lequel ils vivent.
L'écosystème de la fôret
Pour créer cet écosystème nous devrons transporter de milliers de tonnes de terre et de l’eau depuis la Terre et/ou la Lune. L’air, avec d’oxygène peut être obtenu à partir de la décomposition de l’eau au moyen de l’électrolyse et par la photosynthèse des plantes. Est évident le grand défi que ça représente car actuellement il n’existe pas les moyens techniques pour envoyer telle quantité de matériaux à l’espace.
Une fois on aura mis en place la base de notre écosystème, nous serons prêts à produire de la nourriture.
Baciles de la flore intestinale
L’idée est de développer une forme d’agriculture durable adapté à des conditions de l’environnement. Il faut mettre au point de nouvelles plantes capables de résister la source de rayonnement qu’on aura certainement dans l’espace. On aura d’élaborer de nouvelles semences capables de pousser dans un milieu différent.
Les cultures les plus efficientes auront préférence, c’est à dire le maximum de récolte avec le minimum de ressources, sur tout hydriques. On cultivera des algues et d’autres espèces végétales similaires.
En ce qui concerne à l’élevage des animaux, il faudra aussi sélectionner des espèces en appliquant de critères d’efficience. Pour produire un kilogramme de viande de bœuf, il faut produire 10 kg d’herbe. A lors des steaks dans l’espace ne seront pas possibles. Les protéines animales seront d’une autre origine comme les verres, insectes, cafards, ou bien des petits animaux de ferme comme des poulets ou des lapins.
Il faudra aussi changer des coutumes alimentaires e nutritionnelles par rapport a ces que nous sommes habitués sur la Terre.
Pour compléter notre écosystème il faudra apporter de bactéries et des microorganismes. Il son essentiels pour le correct développement de la vie. Sans bactéries l’être humain n’est pas capable d’accomplir des fonctions simples comme digérer la nourriture. Les microorganismes font de l’environnement un endroit habitable pour d’autres êtres vivants.
Un nouveau projet de l'Agence spatiale européenne (ASE) s'intéresse auxmodes éventuels d'utilisation des déchets humains pour recréer un écosystème artificiel destiné aux vols spatiaux. Le système envisagé fournirait de l'oxygène et de l'eau et permettrait aux astronautes de cultiver leurs aliments.
Depuis 1989, l'Agence Spatiale Européenne (ESA) travaille sur un projet de recherche visant à créer un écosystème autonome. Celui-ci pourrait permettre, si les expériences s'avèrent concluantes, d'alimenter en oxygène comme en nourriture les astronautes qui effectueront un long voyage spatial. Le système doit pouvoir récupérer la lumière solaire comme source d'énergie. Il est ainsi formé de cinq compartiments indépendants et isolés dont les interactions forment un écosystème artificiel complet avec une régénération continue de l'oxygène, en utilisant la photosynthèse des plantes. S'il faudra sûrement encore attendre au moins 50 ans pour que le projet aboutisse, MELISSA est un système qui doit permettre d'optimiser et de mettre à profit toute technique de recyclage.
En 2011, l’Université Polytechnique de Cartagena (Murcia) a publié une intéressante étude intitulé “Cultivo de plantas en las estaciones espaciales” (Culture de plantes dans les stations spatiales). Cette étude aborde la viabilité de construire un module et de l’accoupler à la Station Spatiale Internationale (ISS) dans l’espace, pour cultiver des plantes capables de nourrir les astronautes.
Le PDF est disponible en annexe.
Plante de travail du projet
Vidéos présantant le projet Melissa
Pour récupérer l'eau, la Station Spatiale Intérnationale utilise le WRS.
Le WRS (Water recovery system) est un dispositif de soutien de vie qui permet aux astronautes d’avoir de l’eau potable en permanence. Cet instrument peut convertir les eaux de déchet des astronautes constititués principalement d’urine, en eau potable. Mais aussi d’autres sources de liquide sont profitées, car l’eau est bien plus importante et coûteuse dans l’espace que sur Terre.
Le fonctionnement:
L’urine provenant des deux WC de la station est injectée dans un cylindre rotatif à grande vitesse qui en extrait la vapeur d’eau par centrifugation. Plus tard elle subit un processus de distillation sous haute pression qui fournit un liquide presque pur appellé distilat épuré d’urine. Cependant, il faut faire encore d’autres étapes. Ce distillat est alors combiné avec d’autres sources d’eaux usées résiduelles, comme l’humidité extraite de l’air de la station, essentiellement produite par la transpiration et la respiration des astronautes. Finalement, le liquide obtenu est chauffé afin de provoquer l’oxydation des composés organiques.
Il est en service opérationnel depuis mai 2009 dans la station spatiale internationale et produit environ 2800 litres d’eau par an lorsqu’elle ramasse des déchets de six personnes. Ce système est avantageux dans plusieurs aspects: si nous voulons destiner cette eau recyclée à l’utilisation de l’OGS, pendant ⅓ de l’année le générateur d’oxygène employerait l’eau du WRS, car 2800L/23L d’eau employée par l’OGS par jour= 122 litres d’eau/jour pour six personnes par exemple.
Cependant, l’eau produite est potable, donc les résidents d’une station pourraient la boire, puisque sachant qu’une personne doit ne doit consommer que 2L d’eau par jour cet appareil serait très efficient.
Le système de récupération d'eau
Photographies de l'extérieur de la Biosphère II
LE PROJET BIOSPHÈRE II
A la fin des années 1980, la société Space Biosphere Ventures, s’est lancée dans un projet inédit : réaliser un immense écosystème complètement isolée. Dans l’intérieur des bactéries, insectes et plantes places sur ce terrarium géant qui devait se suffire à lui-même, pour la nourriture mais aussi pour l’eau et le recyclage de l’atmosphère. Le seul apport venu de l’extérieur était la lumière solaire. L’expérience avait été baptisée Biosphère II : un programme expérimental de la NASA.
Biosphère II était le programme le plus ambitieux, le plus cher et le plus avant-gardiste de son temps. 200 millions de dollars de budget, 1,27 hectares de serres coupés du reste du monde, une dizaine de scientifiques enfermés à l’intérieur.
Sous le dôme de la gigantesque structure aux reflets iridescents, des plantes, des animaux et des hommes vivront en autarcie, coupés du reste du monde par 14 mm de verre trempé et une chape de béton souterraine de plusieurs centaines de mètres carré.
Les scientifiques de la mission sont chargés d’étudier chaque modification climatique ou biologique affectant les différents biomes reproduits dans le centre. Huit personnes, huit échantillons de notre terre sous cloche. Différents milieux on été reproduits : de la forêt tropicale humide, jusqu’au terrain agricole, passant par un désert, une savane arbustive épineuse, un marais et d’autres. L’atmosphère devant resté inviolée tout le temps de la mission, les scientifiques ont du assurer leur autonomie alimentaire en cultivant eux-mêmes leur nourriture grâce à des plants de bananes et de pommes de terre.
Photographie de l'intérieur de la Biosphère II,
le désert
Après quelques mois, tandis que la mission suit son cours, un scientifique remarque une baisse anormale de l’oxygène. Quelque chose ne se passe pas comme prévu. Les animaux vertébrés commencent à souffrir. Ils meurent peu de temps après les insectes pollinisateurs. Puis c’est au tour des humains. Certains scientifiques tombent malades. Dans les écosystèmes laissés sans contrôle, les nuisibles prolifèrent et les scientifiques restants sont aux prises avec les colonies de cafards qui occupent désormais les lieux.
Finalement, la mission est abandonnée et le projet avorté. La NASA voyait dans cette expérience un prototype pour un écosystème viable destiné à être reproduit lors de futures colonisations spatiales sur Mars. Biosphère II aura montré à la communauté scientifique la difficulté de recréer un écosystème complexe et autonome.
Actuellement, des recherches sont toujours menées au sein du dôme. La partie principale du complexe est gérée par l’université de l’Arizona.
Il faudra donc avoir un minimum de personnes sur la colonie pour assurer la biodiversité et eviter les maladies liées à l'endogamie.
Pour nourrir la population de l'habitat, il faudrat créer un écosystème comme l'existant sur la Terre. Cependant, la mise en place d'un ecosystème pour le long terme est très difficile.