ANdroid-based THErmal Monitoring of Spinachs (ANTHEMS) est une expérience menée par un groupe pluridisciplinaire dirigé par Lucie Poulet, de l’Institut Pascal, université de Clermont Auvergne.
Objectif scientifique
Pour des vols spatiaux de longue durée, il faudra envisager la culture de plantes à grande échelle, pour la production de nourriture, le recyclage de l’eau et la revitalisation de l’air.
Cependant il sera pratiquement impossible de maintenir un flux d’air homogène dans un très grand espace de culture en gravité réduite.
Donc, pour pouvoir prédire la croissance des plantes dans ces conditions, il faudra tenir compte des échanges gazeux sous optimaux en résultant. Les données récoltées lors du vol viendront alimenter un modèle mécanistique qui permettra de mieux comprendre la réponse des plantes en environnement de gravité réduite et ainsi anticiper leur production.
A terme, cela permettra d’améliorer les systèmes de support de vie régénératifs, comme l’écosystème artificiel MELiSSA (Micro-Ecological Life Support System Alternative) de l’Agence Spatiale Européenne (ESA), pour qu’ils soient plus performants, robustes et fiables.
Ici, il s’agit de quantifier les échanges gazeux (incluant à la fois la photosynthèse et la transpiration) des plantes sous différents niveaux de gravité et différentes vitesses de ventilation, en mesurant la température de surface de feuilles d’épinards à l’aide de caméras thermiques androïdes.
L’impesanteur altère la convection naturelle, ce qui modifie la couche limite autour des feuilles et perturbe les échanges gazeux avec l’atmosphère. A long terme, cela peut conduire à une altération de la croissance des plantes. Des expérimentations passées ont montré qu’avec une ventilation adéquate, les échanges gazeux ont lieu normalement et les plantes peuvent se développer en impesanteur comme elles le feraient sous 1g.
Description du montage expérimental
L’expérience se compose d’une enceinte dans laquelle sont placés 4 plants d’épinard qui ont poussé dans de l’agar – une gélose qui permet de fournir suffisamment d’eau et de nutriments aux plantes – sous forme solide.
La température de surface est obtenue avec une caméra thermique placée au-dessus de chaque plante. Ces caméras FLIR ONE fonctionnent sur des téléphones Android et sont très légères et de petite taille, contrairement aux caméras infrarouges traditionnelles très encombrantes, habituellement utilisées pour obtenir des images infrarouges de plantes sur le terrain.
Mesurer la température de surface des plantes en utilisant ce type d’appareil n’a encore jamais été fait en apesanteur. La nouveauté de cette expérimentation repose aussi sur le fait que les images seront prises en parallèle sur différentes plantes pendant un vol parabolique.
Applications de l’expérience
L’application directe de cette expérience sera le développement d’un modèle de connaissance sur la croissance des plantes en environnement de gravité réduite.
Cela permettra également de valider une technologie plus accessible pour mesurer la température de surface des plantes qui pourra peut-être déboucher sur des outils grand public de surveillance des cultures terrestres urbaines et rurales.
A plus long terme, cette expérience permettra le développement de systèmes de support de vie basés sur des procédés biologiques (notamment les plantes) qui seront nécessaires pour l’exploration spatiale habitée du système solaire. Par exemple, le voyage vers mars, et au-delà…