Des bactéries pour aller sur Mars
Aller sur Mars représente un voyage de plus de mille jours. Comment rendre autonome un équipage pendant autant de temps ? Découvrez le projet MELiSSA qui vise à recycler le carbone, l’hydrogène, l’oxygène et l’azote grâce aux bactéries, en recréant le fonctionnement d’un écosystème terrestre à l’intérieur d’une fusée.
Les voyages habités vers la Planète rouge ne sont plus de la fiction. La NASA prévoit même les premiers dans les années 2030. Pourtant, les défis techniques, scientifiques et humains à relever sont encore immenses avant de parcourir les 225 millions de kilomètres qui nous séparent de Mars, à l’aller comme au retour. L’équipage devra résister pendant des mois à l’effet des radiations, de la microgravité, du confinement, de l’isolement, et à l’absence de biodiversité. C’est pourtant d’elle qu’il sera question ici pour régler un autre défi : celui de l’autonomie.
Des ressources pour un voyage au long cours
Dans l’espace, un homme ou une femme a besoin toutes les 24 heures d’un kilo de nourriture, d’un kilo d’oxygène, de trois litres d’eau potable et de 20 litres supplémentaires pour l’hygiène corporelle. Ainsi, un voyage de mille jours aller-retour vers Mars obligerait à décoller avec 25 tonnes de ressources par personne.
En admettant que cela soit possible avec un des lanceurs super lourds qui emportent entre 130 et 150 tonnes, il faudrait ajouter la quantité de ressources quotidiennes nécessaire une fois sur Mars et pouvoir redécoller avec un emport suffisant pour le retour. L’autonomie de l’équipage sur le long terme est donc un vrai défi.
L’idée serait de tout produire et recycler en cours de route et sur place, de manière durable. Tel est l’objectif du projet MELiSSA pour l’alimentation. L’acronyme signifie Système de Support de Vie Micro-écologique Alternatif, qui se base sur deux composantes de la biodiversité : les bactéries et l’écosystème. Ce dispositif bio-inspiré est développé par l’Agence Spatiale Européenne (ESA) et ses partenaires. Pour l’hygiène corporelle, le recyclage de l’eau fait partie d’un processus à part.
Des bactéries fonctionnant comme dans un écosystème terrestre
Le préfixe « éco » du terme écosystème provient du grec ancien Oikos, qui se traduit par la métaphore de la maison et ses habitant·es. Une maison a besoin de lumière, de CO₂ et d’eau pour créer un phénomène crucial pour la vie sur Terre : la photosynthèse oxygénique.
À partir de lumière, de CO₂ et d’eau, les cyanobactéries, les algues et les plantes se mettent à fabriquer des molécules carbonées (sucres et lipides), en libérant de l’oxygène. Ce sont les producteurs primaires à la base des principaux écosystèmes, de la pyramide des consommateurs et des réseaux trophiques. Ce type de réseau se définit comme l’ensemble des interactions alimentaires. Mais les producteurs primaires ont besoin de minéraux, en partie issus de la décomposition de la matière organique et des excréments, assurée par les bactéries et les champignons.
C’est ce fonctionnement circulaire dans le milieu terrestre qui a inspiré les scientifiques du projet MELiSSA en le simplifiant pour mieux le contrôler. Le dispositif est ingénieux et comporte cinq compartiments interconnectés. L’objectif est de produire les ressources nécessaires à l’équipage par des plantes cultivées en hydroponie et des cyanobactéries, puis décomposer les déchets par des consortiums bactériens artificiels.
Les déchets sont un mélange d’au moins 70 % de végétaux non consommés et d’un maximum de 30 % d’excréments. La décomposition se fait en absence d’oxygène et à 55 °C par un consortium dominé par les bacilles Thermocaproicibacter et Thermoanaerobacterium. La décomposition libère des acides gras volatiles, du CO₂, de l’ammoniac et de l’hydrogène qui vont alimenter les autres compartiments.
Les acides gras sont transférés dans le compartiment n°2 contenant une seule espèce de bactéries, Rhodospirillum rubrum. Ces bactéries sont multitâches, capables de faire la photosynthèse sans produire d’oxygène, de fixer l’azote et de libérer de l’ammoniac. Leur capacité à convertir les acides gras en CO₂ est cruciale pour le fonctionnement du système.
Le projet MELiSSA montre que la connaissance des bactéries et la compréhension du fonctionnement des écosystèmes terrestres sont des clés pour rendre possible l’autonomie alimentaire des vols habités vers Mars. Cependant, l’autonomie ne sera pas atteinte d’ici les années 2030, ni même le recyclage global de l’eau. L’idée de l’ESA est aussi de valoriser plus rapidement le dispositif sur Terre pour contribuer au développement de l’économie circulaire.
Source : ESA – Projet MELiSSA
