Les astronautes aussi consomment des micro pousses !

Vous êtes-vous déjà demandé ce que mangeaient les astronautes de la station spatiale internationale (ISS) ? Voici ce que dit Chris Hadfield, astronaute canadien de l’ISS :

La nourriture des compagnies aériennes est cuite dans un four et maintenue au chaud. La nourriture de la station spatiale est souvent cuite au four, puis thermo stabilisée, irradiée ou déshydratée, avant d’être stockée pendant un an ou deux avant même d’être consommée.

Chris Hadfield – Astronaute Canadien

La nourriture des astronautes, ça n’a donc rien de super agréable. À l’heure actuelle, tous les voyages humains dans l’espace se déroulent à proximité de la Terre ou le ravitaillement est “simple”. Cela signifie que les astronautes n’ont pas besoin de cultiver beaucoup de nourriture fraîche, sauf dans le cadre d’expériences.

Un article de la NASA décrit l’étonnante variété d’aliments consommés à bord de la Station spatiale internationale (ISS) au fil des ans, y compris des spécialités régionales comme les saucisses slovènes, les samosas et les sushis, bien sûr la plupart du temps lyophilisée, donc pas forcément comme vous l’imaginez. Mais déterminer quels aliments sont idéalement adaptés à la consommation dans l’espace fait partie d’une courbe d’apprentissage.

Par exemple, nous savons aujourd’hui que le pain ordinaire n’est pas adapté à la consommation dans l’espace, car il rassit trop vite et sa consommation entraîne trop de miettes. En revanche, les tortillas se sont révélées être une alternative idéale, c’est pourquoi elles sont largement utilisées pour remplacer le pain.

En général, les astronautes de l’ISS consomment surtout des aliments préemballés lyophilisés, déshydratés ou “thermostabilisés” (traités à la chaleur pour détruire les micro-organismes nuisibles). Néanmoins, les astronautes reçoivent de temps en temps des livraisons de nourriture fraîche.

Cela signifie que les repas des astronautes à bord de l’ISS peuvent inclure des viandes comme le poulet, le bœuf et le poisson. Mais ces viandes doivent être précuites, car l’ISS ne dispose pas de réfrigérateurs pour conserver les aliments.

Bien que les astronautes en orbite terrestre aient la possibilité de consommer de la viande et d’autres “délices de l’espace”, lors des futures missions dans l’espace lointain, les astronautes ne pourront pas se réapprovisionner en nourriture par le biais de missions de réapprovisionnement régulières.

Néanmoins, les astronautes peuvent bénéficier de notre régime omnivore. Les aliments végétaux peuvent non seulement répondre aux besoins nutritionnels des astronautes, mais aussi permettre de cultiver des plantes pendant les missions spatiales, sans avoir à se préoccuper du problème du réapprovisionnement en nourriture par le biais de cargaisons.

Les problématiques des astronautes

Tout d’abord, les astronautes doivent obtenir un diplôme en STEM (sciences, technologie, ingénierie ou mathématiques), ensuite suivre une formation professionnelle de trois ans ou passer 1 000 heures dans un avion à réaction, mais ils doivent aussi surtout apprendre :

• À piloter la navette spatiale,
• Les procédures médicales,
• À parler en public (oui, la chose la plus effrayante sur Terre),
• La préparation aux situations d’urgence,
• À parler russe,
• Et bien plus encore…

Mais aussi, être en excellente condition physique pour passer l’examen physique des astronautes de la NASA. Et ce n’est qu’une partie de ce qu’ils font pour se préparer à aller dans l’espace. Une fois à bord de l’ISS, ils ont besoin de beaucoup d’exercice et en conséquence, de beaucoup de nutriments.

Les risques sanitaires & nutritionnels dans l’espace

Plus de 20 ans de recherches menées dans la station spatiale internationale (ISS) ont permis aux scientifiques d’identifier les risques sanitaires et nutritionnels auxquels sont exposés les hommes et les femmes qui séjournent dans l’espace pendant de longues périodes.

Les astronautes ne suivent pas le rythme circadien normal que la plupart d’entre nous suivent sur Terre, qui consiste en environ huit heures de sommeil suivies de 16 heures d’éveil, explique Liang. Sur Terre, les activités sociales, l’exercice et les sports sont également programmés en fonction de ce rythme, ce qui signifie que les astronautes dans l’espace doivent s’adapter aux différences.

Le corps humain subit également des stress physiologiques dans l’espace, où il est exposé à des conditions inhabituelles telles que la microgravité et l’augmentation du rayonnement cosmique pendant des périodes relativement longues. La microgravité, par exemple, entraîne une perte osseuse, ce qui signifie que les astronautes ont besoin d’une quantité de nutriments comme le calcium et la vitamine D supérieure à la normale.

Les besoins nutritionnels dans l’espace sont différents de ceux de la Terre.

Shu Liang – Université d’Adelaide

Cela signifie que les astronautes effectuant des voyages de longue durée devront consommer des aliments riches en nutriments pour compenser certains des effets néfastes des vols spatiaux sur la santé, ajoute-t-elle.

Les risques de carences nutritionnelles, qui peuvent entraîner un stress psychologique grave et la dépression chez les astronautes, sont notamment les suivants :

• la perte de poids
• les troubles sanguins (comme l’anémie),
• les dommages cellulaires (dus aux radiations de l’espace),
• l’oxydation des protéines,
• la dégradation des muscles, et
• les lésions oculaires.

Les scientifiques de la NASA, tout comme ceux de l’université Johns Hopkins, ont conclu que les astronautes ont besoin d’antioxydants issus d’aliments complets plutôt que de suppléments.

La NASA a donc identifié, en collaboration avec le ministère américain de l’agriculture (USDA), certaines des micro pousses les plus riches en nutriments pour maintenir la santé et la bonne condition physique des personnes les plus en forme physiquement et mentalement de la planète. Dans leurs recherches, ils sont identifié les micro pousses de la famille des Brassicacée comme faisant partie des aliments les plus nutritifs pour les astronautes.

En 2015, l’Agence nationale américaine de l’aéronautique et de l’espace, la NASA, a décidé d’y remédier. L’expérience Veg-04B  « Growth of Assorted Microgreens in Microgravity » menée à l’ISS a étudié la façon dont les micro pousses poussent dans des conditions de gravité simulée.

En prévisions des missions longues durées

Les missions spatiales de longue durée dépendent du maintien de la santé physiologique et psychologique des membres de l’équipage. Les missions spatiales étant généralement longues pour tirer le meilleur parti d’un seul voyage, tous les facteurs sont planifiés et calculés à l’avance pour garantir une efficacité maximale, y compris la nourriture.

Le coût et l’encombrement actuellement associés au conditionnement, au stockage et au réapprovisionnement des aliments sont des facteurs limitant la présence prolongée de l’homme dans l’espace.

Un régime alimentaire sain et contrôlé est essentiel pour nos astronautes afin qu’ils puissent s’acquitter de leurs tâches à la perfection. Bien que de nombreux autres régimes alimentaires aient été testés dans l’espace, une nouvelle initiative visant à tester la faisabilité des micro pousses dans l’espace s’est avérée des plus fructueuses.

Les micro pousses nécessitent peu de ressources pour pousser, n’ayant besoin que de peu ou pas d’engrais et d’une lumière relativement faible. Bien qu’il faille beaucoup de graines, celles-ci sont généralement petites et légères, de sorte qu’il est possible d’en mettre un grand nombre dans une cargaison minuscule.

L’expérience de la station spatiale Veg-04B a montré que les micro pousses sont l’une des meilleures sources d’alimentation complète pour les missions spatiales de longue durée (comme sur la Lune ou sur Mars) lorsque les astronautes ne peuvent pas se réapprovisionner régulièrement en produits frais depuis la Terre.

Vous noterez que cela fait déjà quelques fois que l’on introduit les micro pousses dans cet article sur la nourriture des astronautes, vous commencez à deviner la ou l’on souhaite en venir 😉

Pourquoi les plantes comestibles sont-elles importantes pour les missions spatiales ?

Lors de missions spatiales longues durées, un aspect important est la capacité de fournir aux équipages une alimentation optimale tout en réduisant le besoin de réapprovisionnement sur Terre.

La culture de produits dans l’espace peut contribuer à atténuer les problèmes de santé liés à une présence prolongée dans l’espace, tels que la perte de poids et de masse osseuse, les changements dans la production de cellules sanguines, les dommages cellulaires induits par les rayonnements, la détérioration de la fonction oculaire et les changements dans le système nerveux central. (Kyriacou, 2017)

Ces effets sur la santé ont été liés à la volatilité émotionnelle, au stress psychologique et à la dépression parmi les équipages de l’espace dans le passé. Une étude publiée en 2006 dans l’International Journal of Radiation Oncology a souligné que les antioxydants associés à la consommation ciblée d’aliments entiers, plutôt qu’à l’apport de compléments alimentaires, contribuaient à atténuer bon nombre des effets néfastes du stress oxydatif cellulaire induit par les rayonnements. (Wan et al., 2006)

En outre, la culture de plantes à bord de l’ISS a permis d’atténuer le stress psychologique et la dépression associés à un séjour de longue durée dans l’espace.

Les astronautes vous diront qu’une alimentation savoureuse et nutritive est un élément essentiel de la réussite d’une mission d’exploration humaine de l’espace.

Denise Morris, responsable du programme NASA Centennial Challenges au Marshall Space Flight Center de la NASA à Huntsville, Alabama.

Comment les cultures spatiales sont-elles sélectionnées ?

La possibilité de cultiver des plantes prêtes à être consommées dans l’espace n’apporte pas seulement une variété alimentaire et nutritionnelle ; elle peut également servir à maintenir les équipages en bonne santé physique et mentale lors de l’exploration de nouveaux mondes. Mais comment les plantes sont-elles sélectionnées pour pousser dans l’espace ?

Les plantes idéales pour être cultivées dans l’espace sont sélectionnées sur la base des critères suivants :

• Potentiel de culture (rendement, biomasse comestible, production d’oxygène et cycle de l’eau)
• Rapport entre la biomasse comestible et la biomasse totale (également connu sous le nom d’indice de récolte)
• L’efficacité de la croissance de la culture (temps de croissance et espace requis, valeur nutritionnelle)
• Les besoins horticoles de la culture (suivi du développement, besoins énergétiques, consommation d’eau, récolte, temps de travail de l’équipe et traitement post-récolte).

Les plantes cultivées dans l’espace doivent nécessiter un minimum d’attention et de temps de préparation de la part de l’équipage, tout en produisant des récoltes riches en nutriments. En outre, ces plantes doivent avoir des cycles de croissance rapides tout en nécessitant un espace de croissance réduit et une consommation d’eau minimale.

Les salades constituent un type de culture idéal qui répond à ces critères. Les salades sont adaptées aux chambres modulaires en raison de leur faible encombrement et de leurs rendements élevés. La plupart des salades cultivées ont des cycles de croissance courts et ne nécessitent qu’un minimum de soins. En outre, de nombreuses salades peuvent être consommées fraîches, ce qui permet aux astronautes de manger un morceau sans avoir à cuire leurs aliments. De nombreuses variétés de salades ont été consommées dans l’espace, mais la NASA teste toujours de nouvelles espèces pour trouver des cultures meilleures et plus efficaces. L’une de ces nouvelles cultures est celle des micro pousses ! Nous y voila !

Pourquoi les micro pousses ?

Le 10 août 2023, pour la première fois, les membres à bord de l’ISS dégusteront une salade verte à la place des rations déshydratées habituelles. Un repas rendu possible par le module Veggie, la chambre de croissance des plantes, envoyée dans la station spatiale par SpaceX en avril 2014. C’est ce même module qui sers pour faire des tests de cultures de micro pousses lors de l’expérience Veg-04b. L’expérience Veg-01, à eu pour principal objectif de réussir à nourrir les astronautes avec des produits cultivés en orbite, elle est donc arrivée à son terme avec la dégustation des laitues de l’espace.

Le module Veggie été développé avec la société d’innovation Orbitec, qui travaille régulièrement pour la NASA. Avec l’apparition des lampes électroluminescentes (les LED) dans les années 90, la production de végétaux à commencer à devenir une possibilité dans l’espace.

Le scientifique Ray Wheeler, autre leader de l’expérience, a travaillé avec Orbitec pour développer Veggie. Selon lui, “les longueurs d’ondes bleues et rouges sont le minimum requis pour obtenir une bonne croissance des plantes. Ce sont probablement les plus efficaces en termes de conversion de l’énergie électrique”. C’est pour cette raison que les lumières de Veggie ont une teinte violette. Cela permettra d’augmenter la quantité et le type de culture dans l’avenir. Nous avons des expériences à venir qui se pencheront sur les impacts de la qualité de la lumière sur le rendement des cultures, la nutrition et la saveur. Maintenant que l’objectif de la production d’aliment est atteint, le prochain but sera donc la qualité.

Bien que les missions spatiales soient longues, elles ne laissent en général pas suffisamment de temps pour que les cultures traditionnelles arrivent à maturité et puissent être récoltées. Cultiver des plantes traditionnelles dans l’espace est donc une tâche très peu pratique.

En revanche, les micro pousses peuvent facilement être cultivées dans de telles conditions. Dans la station spatiale, les astronautes peuvent faire pousser des micro pousses dans ce module Veggie et la surface exploitable est de 8 x 5 cm, soit 40 cm2.

Les calculs montrent que même avec une petite chambre de croissance de 40 cm2, il est possible de produire 26 récoltes de micro pousses par an, ce qui donne plus de 2 kg de biomasse comestible.

Pourquoi les micro pousses sont-elles un bon choix pour les astronautes ?

• Elles prennent peu de place à cultiver
• Elles poussent rapidement (les variétés typiques poussent en 7 à 14 jours)
• Elles ont une densité nutritionnelle élevée
• Elles sont savoureuses !

À l’heure actuelle, il n’y a pas vraiment de moyen de “cuisiner” dans l’espace. Il est donc essentiel de pouvoir manger des aliments qui nécessitent un minimum de préparation et de cuisson. Pas de bbq à bord malheureusement !

Comme on peux le voir, les micro pousses peuvent être cultivées dans des espaces restreints et consommées après la récolte, ce qui les rend idéales pour les équipages spatiaux. En raison de leurs concentrations élevées en nutriments, de leurs cycles de croissance rapides, de leur grande efficacité en termes d’utilisation de l’eau et de l’espace et de leurs exigences horticoles minimales, les micro pousses pourraient un jour faire partie intégrante d’un système de survie bio-régénératif extraterrestre.

Qu’est-ce que les micro pousses ?

Petit rappel pour celles et ceux qui arriverais sur notre site par cet article. Les micro pousses sont des plantes de petite taille (2,5 à une dizaine cm de haut suivant les espèces), colorées et riches en nutriments, et sont souvent utilisées pour rehausser la saveur des plats. Leur goût varie entre neutre, amer et épicé.

Les micro pousses sont considérées comme des plantes “immatures”, à mi-chemin entre les jeunes pousses et les graines germées. Cultivées à partir de graines de légumes, de fleurs, d’herbes aromatiques ou encore d’arbres, les micro pousses ont généralement des cycles de production courts, propres à chaque espèce, qui durent entre une et trois semaines. Les micro pousses sont identiques aux plantes potagères normales, sauf qu’elles sont récoltées à un très jeune âge, juste avant ou juste après la pousse de leurs premières vraies feuilles (selon les espèces).

Intérêt nutritionnels des micro pousses

Bien que petites, les micro pousses sont très riches en nutriments et nombre d’entre elles contiennent des composés tels que la lutéine, le zinc, le fer, le potassium, le bêta-carotène et les vitamines C, E et K. Des études de l’USDA ont montré qu’à poids égal, les micro pousses contiennent de 5 à 30 fois plus de nutriments que les feuilles matures des mêmes plantes. Il a également été démontré que les micro pousses ont des concentrations en antioxydants 40 fois plus élevées que leurs homologues matures. (Xiao et al., 2012) Il a été démontré que les antioxydants présents dans les micro pousses atténuent les radicaux libres associés aux maladies et contribuent à la production de composés nécessaires à la réparation des os et des tissus. (Domazetovic, Vladana et al., 2017)

En savoir plus :

• Petite introduction aux bénéfices nutritionnels des micro pousses
• Quelques variétés de micro pousses super nutritives

Dans le cadre de recherches menées à l’université du Maryland et à l’USDA, des agronomes ont isolé les nutriments susceptibles d’êtres utiles et nécessaires dans le cadre de vols spatiaux, à savoir le fer, le magnésium, le potassium et les caroténoïdes (β-carotène, Lutéine / Zéaxanthine et Violaxanthine).

La micro pousse en vedette : La moutarde Mizuna

La Mizuna est une micro pousse qui a été étudiée à bord de l’ISS en raison de ses avantages nutritionnels et de sa capacité à prospérer dans l’environnement spatial. La Mizuna est une micro pousse très populaire dans la cuisine japonaise, riche en nutriments tels que les vitamines C et K, ainsi qu’en antioxydants. Cette micro pousse à feuilles polyvalentes appartient à la famille de la moutarde et peut être cultivé tout au long de l’année. La Mizuna est une culture hydroponique populaire en raison de l’attention horticole relativement faible qu’il requiert et de son cycle de croissance rapide.

En 2019, les astronautes Jessica Meir et Christina Koch ont mené une série d’expériences à bord de la station spatiale internationale sur la Mizuna cultivée dans un système de production végétale (Veggie). L’objectif de ces expériences était de recueillir des données précieuses sur la manière dont la qualité de la lumière et les engrais affectent la sécurité microbienne, les valeurs nutritionnelles et la saveur des cultures. Cette expérience a été couronnée de succès et une partie des feuilles a été consommée par l’équipage tandis que le reste a été congelé et renvoyé sur Terre pour une analyse plus approfondie. 

Les avantages des micro pousses dans l’espace

La culture de plantes dans l’espace s’accompagne d’un éventail croissant de défis que l’on ne rencontre pas dans l’agriculture terrestre traditionnelle. Nous pourrions utiliser les micro pousses pour innover en matière de systèmes de culture de plantes dans l’espace, en raison de leurs exigences et de leurs cycles de croissance spécifiques.

L’un des défis associés à l’environnement des vols spatiaux en ce qui concerne les plantes est la faible teneur en oxygène dissous et en nutriments de l’eau utilisée dans les systèmes hydroponiques en raison de la microgravité. Les faibles niveaux d’oxygène dissous dans l’eau utilisée dans les systèmes hydroponiques peuvent être fatals pour les plantes, mais heureusement nous pouvons cultiver des micro pousses dans des couches de substrat hydroponique peu profondes où l’oxygène dissous est moins un problème.

Comme les micro pousses tirent une grande partie de leur énergie de leurs graines, elles n’ont besoin que de peu ou pas de suppléments nutritifs, ce qui les rend plus faciles à cultiver que beaucoup d’autres plantes.

La consommation d’énergie constitue un autre défi pour la culture d’aliments dans l’espace. Nous utilisons un éclairage électrique pour faire pousser les plantes dans l’espace, afin de garantir une intensité et une qualité de lumière optimales. L’éclairage LED dans les systèmes de croissance des plantes a considérablement réduit la quantité d’énergie nécessaire pour fournir un éclairage optimal aux cultures.

Les micro pousses ont généralement de faibles besoins en éclairage, ce qui fait que leur demande globale en énergie est inférieure à celle de beaucoup d’autres cultures. En outre, les lampes LED peuvent fournir des recettes lumineuses personnalisées qui pourraient contribuer à augmenter la production d’antioxydants dans les micro pousses.

Les micro pousses peuvent être cultivées dans des espaces restreints et consommées immédiatement après la récolte, ce qui les rend idéales pour les équipes spatiales.  En raison de leurs concentrations élevées en nutriments, de leurs cycles de croissance rapides, de leur grande efficacité en termes d’utilisation de l’eau et de l’espace et de leurs exigences horticoles minimales, les micro pousses pourraient un jour faire partie intégrante d’un système extraterrestre de maintien de la vie par bio-régénération.

L’alimentation comme médicament

Vous vous souvenez de votre mère qui vous disait de “manger vos carottes” ?

Supposons que vous mangiez des aliments à base d’aliments complets comme le chou rouge ou les micro pousses de coriandre. Dans ce cas, vous obtenez des concentrations élevées de caroténoïdes essentiels à la vision humaine.

Le βeta carotène produit de la vitamine A, la zéaxanthine et la lutéine apportent des bienfaits pour les yeux et la vision, pouvant réduire les risques de dégénérescence maculaire avancée et de cataractes . De manière générale, tous les caroténoïdes protègent contre les dommages cellulaires dus à l’exposition aux radiations.

Le magnésium améliore la santé des os et du cœur des astronautes. Il régule également la tension artérielle. Avec le potassium, le magnésium aide à prévenir les calculs rénaux.

Le fer améliore l’anémie, mais les niveaux des astronautes sont plus élevés et doivent être surveillés dans les cultures.

Tout comme les astronautes dans l’espace, notre vision se détériore avec l’âge. Il en va de même pour nos cellules. Nous devenons vulnérables à toute une série de maladies chroniques.

Onze ans et 165 000 graines

Comme vu plu haut, dans l’ISS, les astronautes peuvent cultiver des micro pousses dans leur chambre de croissance de 40 cm2, l’équipage peut donc récolter environ 76g de chou rouge tous les 10 à 14 jours à partir de 1,66g de graines.

Au rythme de 26 récoltes de micro pousses par an, ils produisent environ 1,98 kg de micro pousses de chou rouge. Cela équivaut à environ 17 paquets de 120g de micro pousses, similaires à ceux que vous achèteriez dans un magasin.

Maintenant, faites le calcul : 1,66 g de graines x 26 récoltes = 43,16 g par an. Il faudrait donc 11 ans et 7 mois aux astronautes pour utiliser 0,5 kg (500 g) de graines (165 000).

Et Neopouss dans tout ça ?

Si on vous parle des micro pousses dans l’alimentation des astronautes – et peut-être que certains d’entre vous on vu le petit logo CNES dans le pied de page de notre site – c’est que nous travaillons avec le CNES sur la transformation des micro pousses afin d’étudier leur intégration dans l’alimentation des astronautes.

On a fait plusieurs articles autour des bénéfices nutritionnels des micro pousses, stade ou la plante est la plus riche en nutriments, c’est pourquoi on les surnomment souvent “super aliments”. Notre but est de travailler sur la façon de concentrer encore plus les nutriments présents naturellement dans les micro pousses pour d’une part obtenir une matière première 100% naturelle avec une forte concentration nutritionnelle et de maximiser la quantité de nutriments par unité de poids.

Cette matière première pourra être utilisée soit comme complément nutritionnel, soit comme additif aromatique puissant dans les préparations culinaires des astronautes.

Pour les missions lunaires, c’est la possibilité d’avoir une alimentation naturelle de qualité, forte en saveurs et riche en nutriments, vitamines, anti-oxydants, omega 3…. De par la propriété de cette matière première réalisée à partir de micro pousses, quelques grammes consommées quotidiennement permettront de couvrir les besoins du corps en nutriments. De plus, les astronautes bénéficierons du totum de la plante, à savoir l’ensemble des propriétés de la plante.

Du fait de la réduction importante du poids des aliments et de la bonne conservation des saveurs, notre technique de transformation est particulièrement intéressante pour nourrir les astronautes et pour toute autre activité de l’extrême. De plus, elle vise d’autres buts que la seule préservation des produits comme la commodité de l’emploi par reconstitution instantanée dans l’eau ou la facilitation du transport et du stockage.

Le ratio apports nutritionnels / masse transportée est imbattable.

Notre approche est un peu différente de celle de la production de micro pousses fraîches dans l’espace. Nous prévoyons de confectionner et de conditionner sur terre les micro pousses transformées. Elles seront ensuite envoyées pour être consommées dans l’espace (sur la lune lors des futures explorations) avec une durée de conservation très étendue. Cela permettrait donc de réduire les coûts du lancement, et au-delà de la Lune, ces produits pourraient se révéler aussi très utiles pour des voyages de plus longues durées tels que les missions habitées vers Mars. Il s’agirait quelques part d’une méthode transitoire avant de pouvoir rendre les missions extra-terrestres automne en aliments frais et en donc en nutriments frais.

Pour conclure, l’humanité aura beau construire les fusées les plus performantes, des vaisseaux spatiaux d’une complexité inouïe, si on souhaite envoyé des humains sur d’autres planètes, il faudra dans un premier temps s’assurer de pourvoir les nourrir correctement, de leur fournir les nutriments pour qu’ils puissent remplir leur missions. Sans cela, aucune exploration spatiale ne verra le jour… l’infiniment petit est primordial pour explorer l’infiniment grand !