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Nourriture lyophilisée pour les astronautes à l'intérieur de la passerelle lunaire gonflable le 2 avril 2019 à Louisville, Colorado Getty Images/Photo par Helen H. Richardson/MediaNews Group/The Denver Post

Alors que la cuisine des astronautes a parcouru un long chemin depuis que John Glenn s'est nourri de tubes de compote de pommes et de purée de bœuf en forme de dentifrice, la lutte contre la fatigue des menus dans l'espace est toujours réelle. C'est en partie pourquoi la NASA a lancé son Deep Space Food Challenge en janvier 2021. Plus de 300 équipes de 32 pays ont accepté le défi de développer de nouvelles technologies alimentaires pour les voyages spatiaux à long terme. Huit équipes, annoncées le 19 mai, continueront dans la troisième et dernière phase de la compétition.

Avec des missions vers Mars à l'horizon, la NASA s'est rendu compte que le modèle de la Station spatiale internationale d'expéditions constantes de nourriture ne fonctionnerait pas pour les voyages dans l'espace lointain. Grace Douglas, scientifique principale pour la technologie alimentaire avancée au Johnson Space Center, a co-écrit un article du Journal of Nutrition de septembre 2020 décrivant les critères du système alimentaire pour les missions prolongées. Ils incluent la stabilité jusqu'à cinq ans, la minimisation des ressources et les nutriments qui maintiennent leur qualité au-delà de l'orbite terrestre basse. Mais le goût est roi. Si une équipe produit un produit désagréable au goût, le respect des autres exigences devient inutile.

Dans la première phase, les équipes ont été évaluées en fonction de leurs concepts de conception, tandis que dans la phase deux, elles ont été chargées de construire des prototypes à petite échelle qui pourraient pousser ou produire de la nourriture. Pour la phase trois, les huit équipes restantes ont chacune reçu 150 000 $ pour faire évoluer leurs systèmes.

Jim Sears a développé SATED, un appareil de cuisson spatial, dans son garage. Ingénieur électricien ayant de l'expérience dans l'industrie aérospatiale, Sears a commencé à bricoler avec de l'eau bouillante, simulant les conditions de faible gravité rencontrées dans l'espace. Les bulles formées lorsque l'eau bouillante sur Terre sont plus légères que l'eau et sont poussées hors de la surface de l'eau par flottabilité. Mais les bulles formées en apesanteur proche de zéro ne sont pas plus légères que l'eau et se fondent en gouttes amorphes ou collent aux surfaces. "Et donc vous obtenez ce qu'on appelle [l'ébullition] surface sèche, où vous ne pouvez pas obtenir d'énergie dans l'eau parce que vous ne pouvez jamais faire en sorte que l'eau touche la surface", a expliqué Sears.

SATED avec anneau et tranches de pizza Photo gracieuseté de Jim Sears et George Abuhamad

Sears a conçu un cylindre chauffant rotatif qui utilise la force centrifuge pour maintenir l'eau pressée contre la surface de cuisson et pousse les bulles vers le centre. Sears a ensuite travaillé avec son partenaire commercial, George Abuhamad, pour développer SATED. De la taille d'un grille-pain, SATED utilise la technologie de rotor cylindrique de Sears pour maintenir les aliments collés à la surface de cuisson chaude dans l'espace. SATED se compose d'un rotor en aluminium recouvert de téflon ressemblant à une marmite de cuisine qui repose à côté d'un panneau de commande. Tous les ingrédients alimentaires peuvent être cuits avec l'appareil, mais l'objectif récent d'Abuhamad est la pizza. Il a décrit un processus de fabrication de pizza utilisant un mélange de type Bisquick pour former la pâte, injectant de la sauce tomate avec une seringue et ajoutant des garnitures de fromage et de légumes en moins de 20 minutes.

Nolux, une idée originale de chercheurs de l'Université de Californie à Riverside, utilise la photosynthèse artificielle pour cultiver plus efficacement des aliments à base de plantes et de champignons. "Ce que font les plantes est en fait très inefficace sur le plan énergétique", a déclaré le chef d'équipe Robert Jinkerson, professeur de génie chimique et environnemental. "Si vous prenez la lumière du soleil, les plantes gaspillent 99 % de cette énergie. Seulement 1 % environ entre dans la biomasse de la plante." Nolux remplace la lumière du soleil par "l'électrocatalyse du dioxyde de carbone", dans laquelle l'eau, l'électricité et le dioxyde de carbone sont convertis en oxygène et en acétate. L'acétate est une source d'énergie pour les plantes, remplaçant le glucose produit via la photosynthèse. L'équipe de Jinkerson a démontré une efficacité de 4 %, soit une amélioration considérable de 300 % de la photosynthèse lors de la culture d'algues. Actuellement, le système Nolux se compose de plusieurs chambres de croissance de la taille d'une boîte à chaussures alimentées par un électrolyseur.

Un avantage significatif de Nolux est qu'il ne nécessite que de l'électricité et de l'eau. Aucune entrée brute supplémentaire n'est nécessaire. Jinkerson a déclaré que Nolux peut produire de la levure, des algues et des champignons, mais qu'il aimerait étendre sa production pour inclure les cultures de fruits et légumes. Annie Shelton, chercheuse au laboratoire de Jinkerson, a décrit le produit aux champignons de Nolux comme un "tapis de mycélium" ressemblant à un bloc de tofu. Le mycélium constitue la structure racinaire des champignons. Shelton affirme que le tapis comestible a le goût d'un champignon ordinaire avec une saveur umami plus robuste. "Vous pourriez non seulement mettre ce tapis de mycélium dans votre salade, mais aussi le transformer en poudre et avoir des suppléments qui offriraient tous les aspects de la nutrition dont vous auriez besoin", a déclaré Shelton.

Tapis de mycélium Nolux Photo gracieuseté de Robert Jinkerson et Annie Shelton

Kernel Deltech, la division spatiale d'Eternal Bioworks à Cap Canaveral, en Floride, a également créé un système de production de champignons. Un bioréacteur de la taille d'un mini-réfrigérateur adapté pour fonctionner dans l'espace convertit rapidement l'organisme Fusarium venenatum en mycoprotéine, un champignon comestible. Mycoprotein possède un excellent profil nutritionnel, riche en protéines et en fibres et pauvre en graisses saturées. Le PDG de Kernel Deltech, Miguel Neumann, a déclaré que la saveur est polyvalente. Son équipe a incorporé des mycoprotéines dans la crème glacée, les hamburgers, les shakes protéinés, le yaourt et le fromage.

Kernel Deltech espère utiliser sa technologie aux côtés des technologies des autres gagnants du Deep Space Food Challenge, a déclaré Newmann. Ils veulent utiliser le substrat d'acétate de Nolux pour nourrir leur organisme Fusarium dans l'espace. En fin de compte, Neumann envisage de coupler le bioréacteur de Kernel Deltech avec une imprimante alimentaire 3D pour permettre aux utilisateurs de préparer des repas complets en appuyant sur un bouton.

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Heather est correspondante scientifique pour WORLD. Elle est diplômée du World Journalism Institute, de l'Université du Maryland et de l'Université Carnegie Mellon. Elle a travaillé dans le développement de produits alimentaires et chimiques et travaille actuellement comme chimiste de recherche. Heather réside avec sa famille à Pittsburgh, en Pennsylvanie.

Les débuts valent à eux seuls le prix d'un abonnement MONDE.—Ike