Une bourse de thèse pour l’exploration spatiale

Pouvoir rouler sur Phobos et prélever des échantillons du satellite martien est ce qui anime Cecily dans ses travaux. Elle étudie les interactions roue-régolithe pour un rover sur la lune de Mars, d’un diamètre d’environ 22 km et d’une gravité de surface environ 1 700 fois plus petite que celle de la Terre. Le régolithe est une couche de roche meuble reposant sur le substratum rocheux. La surface granuleuse et la faible gravité de Phobos créent un problème fondamental de mobilité : Comment un système à roues peut-il gagner en traction sur une telle surface ? L’objectif de sa thèse est d’évaluer les performances des systèmes mobiles à roues sur des surfaces couvertes de régolite, comme celles des astéroïdes ou des petites lunes. Sa thèse est dirigée au sein de l’ISAE-SUPAERO par Naomi Murdoch du DEOS et par Patrick Michel de l’Observatoire de la Côte d’Azur à Nice.

Originaire de Pittsburgh, en Pennsylvanie (États-Unis), Cécily est titulaire du Master ingénierie des systèmes aéronautiques et spatiaux de l’ISAE-SUPAERO. Elle a travaillé aux Etats-Unis en tant qu’ingénieure mécanique robotique chez JPL (Jet Propulsion Laboratory ), centre de recherche spatial de la NASA en Californie. Après un peu plus de 4 ans consacrés au développement et aux tests d’instruments et de systèmes d’échantillonnage pour les missions planétaires, comme l’atterrisseur InSight, le rover M2020 et le concept d’atterrisseur Europa, elle décide de poursuivre une carrière de chercheur. En octobre 2018, elle revient à Toulouse, à l’ISAE-SUPAERO, pour commencer son doctorat.

Voir son entrevue dans le cadre de l’exposition "Elles font l’ISAE-SUPAERO".

Quelles étaient tes motivations pour poursuivre des recherches dans le domaine de la planétologie ? Et pourquoi avoir choisi la France et l’ISAE-SUPAERO pour le faire ?

Lors de mon Master à ISAE-SUPAERO, j’ai travaillé sur la conception d’une expérience qui nous
permettait d’étudier le comportement du régolite dans des environnements de faible gravité tout en restant sur terre. La mécanique de surface des astéroïdes m’a fascinée, car les conditions rencontrées sur les astéroïdes sont peu intuitives et difficiles à reproduire sur Terre. En tant qu’ingénieure, j’ai rapidement été confrontée à la difficulté de concevoir des systèmes fonctionnant sur des planètes et des lunes couvertes de matériaux granulaires. J’ai ainsi décidé de poursuivre un doctorat afin de mieux comprendre ces environnements, dans l’espoir d’optimiser la portée scientifique des futures missions spatiales planétaires. Quand j’ai appris qu’il y avait une opportunité de thèse avec Dr Naomi Murdoch, connue pour ses recherches dans ce domaine, j’ai tout de suite postulé.

Pourrais-tu nous présenter ta thèse en quelques lignes ?

L’objectif de ma thèse est d’évaluer les performances des systèmes mobiles à roues sur des surfaces
couvertes de régolite, comme celles des petits corps célestes. Historiquement, les rovers à roues ont été utilisés pour explorer la Lune et Mars, tandis que les rovers « sautillant » ont été déployés sur des astéroïdes. Le Centre National d’Etudes Spatiales (CNES) envisage d’envoyer un rover à roue sur la surface de Phobos, une lune de Mars, dans le cadre d’une mission de l’Agence Spatiale Japonaise (JAXA), Martian Moons Exploration (MMX). Même avec les connaissances acquises lors de missions récentes sur des astéroïdes tels que Bennu et Ryugu, il est nécessaire d’accroître les recherches pour permettre le développement de rovers destinés aux environnements de milli-gravité. Au cours de ma thèse, je vais simuler l’écoulement granulaire autour des roues d’un rover en utilisant la méthode des éléments discrets et un code en open-source appelé Chrono. Les résultats des simulations aideront au fonctionnement et à l’analyse du rover MMX.

Dans quelles conditions réalises-tu ces simulations et quel est ton environnement de travail ?

Je passe le plus clair de mon temps sur mon ordinateur. Depuis mon bureau, je peux rechercher des
travaux existants dans le domaine, écrire du code, exécuter des simulations et analyser leurs résultats. Parfois, je fais des tests simples en laboratoire pour confirmer que mes simulations sont correctes. Heureusement, ma thèse me permet aussi de collaborer avec des ingénieurs et des chercheurs de plusieurs universités et institutions différentes, dont l’Observatoire de la Côte d’Azur, l’Agence spatiale française (CNES), le Centre aérospatial allemand (DLR), l’Université du Wisconsin- Madison et le California Institute of Technology.

Comment as-tu obtenu cette bourse attribuée à seulement 35 lauréates dans le monde ?

Zonta International est une fondation qui soutient les femmes et l’égalité. Chaque année, la fondation offre un certain nombre de bourses aux jeunes femmes en business, en technologie et en relations publiques. J’ai découvert Zonta International grâce à plusieurs amies et collègues et j’ai décidé de postuler pour la bourse Amelia Earhart. Cette bourse est offerte aux femmes qui poursuivent des études de doctorat en génie aérospatial ou en sciences spatiales. Les personnes qualifiées sont invitées à soumettre leur candidature en ligne en novembre et sont informées en avril de leur sélection pour le prix. Zonta international offre cette bourse Amelia Earhart pour que les femmes aient accès à toutes les ressources et soient représentées aux postes de décision sur un pied d’égalité avec les hommes. Zonta suit également la progression des travaux et les réalisations des lauréats.

À quoi va te servir cette bourse ? Et quels sont tes objectifs dans le futur ?

J’aimerais utiliser cette bourse pour visiter nos collaborateurs de projets aux États-Unis, en France et en Allemagne et échanger directement avec eux. Après ma thèse, j’aimerais continuer à suivre la mission MMX et aider au développement d’instruments scientifiques pour les futures missions sur des petits corps. Il reste encore beaucoup à apprendre dans ce domaine et j’espère contribuer en appliquant les compétences que j’ai acquises au cours de ma thèse.

Les travaux et simulations réalisés par Cecily Sunday aideront les ingénieurs à développer les opérations du rover et les scientifiques à générer des lois concernant les granulés à faible gravité. Avec son profil d’ingénieure et de chercheuse scientifique et les collaborations qu’elles développent à l’international, elle a tout pour réussi r ce challenge et l’attribution de cette bourse n’est sans doute que le début d’une longue série de réussites.

Son prix lui sera remis lors d’une cérémonie internationale dont la date n’est pas encore fixée par Zonta International. En attendant, on peut retrouver le portrait de Cecily réalisé lors de la campagne « elles font l’ISAE-SUPAERO » (They’re ISAE-SUPAERO) exposé actuellement sur le Campus.
Elle y livre, en compagnie d’autres femmes de l’Institut, ses convictions et son ressentit sur la place des femmes dans le monde scientifique et plus largement dans la société.

Déploiement du rover MMX sur Phobos