L’autonomie alimentaire dans l’espace

Le 22/06/2022

Depuis l’HACCP – ce protocole mis en place avec les premières missions spatiales habitées – les études scientifiques liées à la conquête de l’espace offrent des applications sur Terre, que ce soit au niveau du cycle de l’eau et de l’alimentation, ou encore de la gestion des déchets et des contenants. Observons ce qu’il en est !

Dans l’espace, on ne parle pas encore d’envoyer un cuisinier voire de cuisiner dans les stations spatiales, du moins pour l’instant. Pourtant, depuis la dernière mission spatiale de Thomas Pesquet, pilotée par le Centre national d’études spatiales (CNES), on commence à réfléchir à une production locale et on parle de proximité car, comme le souligne Alain Maillet, scientifique MEDES au CADMOS (CNES), « la station spatiale - ISS - n’est qu’à 400 kilomètres » et les livraisons sont possibles. On n’évoque pas encore une “ubérisation” des livraisons car la rotation des transports des membres d’équipage et la durée de leurs missions dans l’ISS permettent de renouveler régulièrement et suffisamment les ravitaillements, en particulier en nourriture fraîche (fruits, légumes...), en eau et en oxygène.

Cette solution de dépendre d’un ravitaillement régulier et d’un stockage de nourriture est pour l’instant illusoire sur un astre plus éloigné de la Terre.

L'espace gastronomique

Sans cuisinier dans l’espace, c’est sur Terre et avant chaque mission que les astronautes doivent faire le choix de leur alimentation. Pour leurs repas, ils ont le choix entre les menus russes ou américains, soit plusieurs centaines de recettes éprouvées, réhydratables, thermostabilisées, irradiées, voire servies fraîches, dans la limite de 2 800-3 000 Kcal par jour, ceci en fonction de chaque astronaute. « Pour les missions spatiales, tous les aliments sont traités de manière à durer longtemps et à ne pas être trop lourds », précise le scientifique.

En plus de ces recettes, il existe l’offre “gastronomique” du CNES, soit 50 recettes réalisées en collaboration avec Ducasse Conseil. « Ces recettes sont plus festives, et comportent une offre complète, du petit déjeuner au dessert », ajoute Alain Maillet. Pour ce menu, il vous en coûtera 100 euros, livraison comprise. Ici point d’alcool, point de miettes, point de complément alimentaire mais un goût renforcé pour mieux apprécier les saveurs.

Au fur et à mesure que les missions s’allongent – une dizaine de jours pour les missions Apollo à 6 mois pour la dernière mission de Thomas Pesquet –, les chercheurs, les scientifiques de l’espace, même américains, constatent l’importance du repas au-delà de ses aspects nutritionnels. Pour Christophe Lasseur, le chef du projet MELiSSA (Micro-Ecological Life Support Alternative), « le temps des repas constitue un moment essentiel de sociabilité et de convivialité. C’est un moment où les astronautes peuvent se retrouver. Il dure une heure environ. »

Créer un écosystème

Les astronautes vivent dans un système fermé, une sorte de bulle les protégeant des dangers extérieurs (températures extrêmes, vide spatial, rayonnements solaires). Et pour explorer les confins de l’univers, les scientifiques doivent imaginer des systèmes totalement autonomes. Pour des missions très longues – comme par exemple la mission sur Mars pour laquelle l’aller et retour dureraient un an et demi –, il est impératif de développer de nouvelles stratégies alimentaires, des stratégies qui permettraient aux astronautes de cultiver des produits frais et de devenir partiellement autosuffisants. Rien que pour une mission de trois ans et un équipage de quatre astronautes, il faut prévoir un peu plus de 10 tonnes rien que pour l’alimentation.

« Pour ces futures missions spatiales de longue durée, un système de bio-régénération devient absolument indispensable, souligne Christophe Lasseur. À défaut, ce sont plus de 30 tonnes d’approvisionnements pour un équipage qui seraient requises pour une mission habitée vers Mars. Nous travaillons donc à savoir comment faire pour arriver à recycler le dioxyde de carbone et les déchets organiques pour les transformer en nourriture, en oxygène et en eau. »

Pour les chercheurs, ce système circulaire autonome reposerait sur des procédés naturels complétés par des éléments chimiques composés de bactéries, d’algues, de plantes. En d’autres termes, Il faut penser le cycle de la vie dans l’espace, non seulement alimentaire, en un véritable écosystème circulaire, fermé et autonome.

De l'application sur Terre

Une difficulté de taille demeure, la gestion des déchets et la composition des contenants alimentaires. Actuellement, « nous utilisons des boîtes métalliques en raison du fait que leur contenant peut être réchauffé dans les fours disponibles à bord de l’ISS, et ces boîtes peuvent servir de contenant, d’assiette. » La contrainte de ces contenants métalliques, c’est leur poids et leur recyclage. Il faut prendre en compte que l’ISS est une station spatiale encore reliée à la Terre comme un système ouvert qui permet de mener à bien ces expérimentations. Concernant les déchets de l’ISS, ceux-ci sont compactés dans des sacs hermétiques avant d’être embarqués dans des navettes cargo qui sont renvoyées en orbite pour être pulvérisées à leur entrée dans l’atmosphère, les débris tombant dans l’océan. C’est pourquoi les équipes du CNES testent des contenants alimentaires à base de bio-plastiques qui peuvent être recyclés pratiquement à l’infini. Cette solution est déjà testée dans l’ISS. Elle permet de recycler des emballages plastiques issus des provisions de l’équipage pour en faire du matériel ou des pièces de rechanges à partir d’une imprimante 3D.

Globalement, les recherches se concentrent sur des contenants réutilisables, voire même comestibles, comme l’a suggéré Thomas Pesquet. « Nous avons mené une expérimentation lors de la dernière mission dans l’ISS avec des contenants comportant des éléments comestibles, comme du pain d’épice servant d’isolant. »

Pour Christophe Lasseur, « toutes ces études scientifiques offrent des applications immédiates sur Terre » et elles pourraient bien nous aider dans un proche avenir. D’ailleurs, du point de vue des ressources, la Terre est aussi un système écologiquement fermé. Nous rencontrons les mêmes problématiques que les astronautes. Et si nous souhaitons que le voyage à bord de notre planète bleue se prolonge, nous devons faire évoluer nos modes de production et de consommation. Nous espérons donc que ces recherches atteignent rapidement la Terre, traversent la couche d’ozone jusqu’aux acteurs de la restauration collective.

Le Cadmos (CNES), l’ESA et Ducasse Conseil ont entrepris en collaboration d’adapter et de faire certifier une liste de plats destinés à l’ISS. Le premier objectif de ces menus de fête (cailles rôties au Madiran, caponata, dos d’espadon) est d’apporter un soutien psychologique aux spationautes en leur permettant de fêter des grandes occasions, la relève d’équipage ou les sorties extravéhiculaires. La carte a été élaborée suivant des règles drastiques dictées par le "zéro bactéries", tout en proposant des produits de haute qualité organoleptique.

Le Cadmos est à l’origine de ces repas, dont la finalité s’inscrit dans des recherches médicales sur la physiologie humaine.

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Types d’aliments à bord de l’ISS

Aliments réhydratables : pour faciliter la conservation de ces aliments, l’eau est éliminée puis réintégrée avant la consommation. On parle aussi de lyophilisation. Cette méthode est utilisée pour les boissons (thé, café, jus d’orange) et pour les céréales comme les flocons d’avoine.

Aliments thermostabilisés : ces aliments sont traités thermiquement pour pouvoir être conservés à température ambiante. Ils sont préparés dans des boîtes de conserve. Les desserts sont présentés dans des coupelles en bio-plastique.

Aliments irradiés : la plupart des plats à base de bœuf sont cuits et conditionnés dans des sachets souples en feuille d’aluminium, puis stérilisés au moyen de rayons ionisants de manière à pouvoir être conservés à température ambiante.

Aliments frais : l’arrivée de membres d’équipage est aussi l’occasion d’approvisionner l’ISS en produits frais, comme les pommes et les bananes.

Aliments naturels : dans cette catégorie d’aliments, il y a les biscuits et les fruits secs comme les noix.

Objectif : 100 % d’autonomie

MELiSSA, le projet de l’ESA, a vu le jour en 1989. Il étudie la possibilité de transformer un vaisseau spatial en un écosystème fermé. La recherche de ce projet MELiSSA fonctionne avec un ensemble de bactéries et d’algues comme la cyanobactérie Arthrospira ou Spirulina. Cette bactérie utilise l’eau et la photosynthèse afin de produire de l’oxygène. La spiruline a la particularité de fixer le dioxyde de carbone. Elle résiste bien au rayonnement cosmique, et peut constituer un très bon complément à l’alimentation. Elle est riche notamment en vitamines et en minéraux.

Inspiré d’un lac, l’objectif de ces recherches est de permettre le recyclage des déchets et des eaux usées, la régénération de l’oxygène et la production de nourriture in situ et hors sol. Dans ce système 100 % autonome et circulaire, les déchets organiques (restes de nourriture, urine ou matières fécales) sont dégradés par des bactéries afin d’être utilisés comme fertilisant. Ce dernier servira à nourrir des plantes qui capturent le CO2 et rejettent de l’oxygène et de l’eau via la photosynthèse.

Laurent Terrasson