Améliorer la contrôlabilité des voiles solaires : Alesia Herasimenka lauréate du prix L’Oréal – UNESCO 2023

Les travaux d’Alesia Herasimenka s’inscrivent au cœur de la recherche actuelle de nouveaux types de propulsion pour permettre d’effectuer plus de missions spatiales plus économiques. En effet, les grands satellites très chers propulsés par un moteur chimique sont de plus en plus remplacés par des petites satellites (CubeSats) moins coûteux, abordables par les universités, les laboratoires ou même les entreprises privées. Si les voiliers utilisent le vent pour avancer sur l'eau, les voiles solaires utilisent la lumière du Soleil pour propulser les engins spatiaux dans l'espace, à des vitesses qu'il serait pratiquement impossible aux fusées chimiques d'atteindre.

C’est sur ce thème qu’ont porté ses travaux de thèse : les voiles propulsées grâce à la lumière solaire, ce qui leur permet de disposer d’une source d’énergie infinie. Néanmoins, ces satellites posent beaucoup de difficultés en termes de contrôle car ils ne peuvent aller que dans la direction opposée au Soleil. Alesia Herasimenka a tout d'abord analysé la contrôlabilité d'une voile solaire autour d'une planète ou d'un astéroïde en formulant une exigence optique minimale pour la contrôlabilité. Cette exigence ne dépend pas de l'attraction gravitationnelle du corps autour duquel la voile est en orbite, de sorte qu'elle peut être utilisée lors de la conception de futures missions. Elle a pu démontrer que les voiles solaires assez réflectives, en reposant sur la gravitation des planètes ou du Soleil, sont capables d’effectuer n’importe quelle manœuvre désirée.

La deuxième partie de ses recherches se sont concentrées sur le contrôle optimal des voiles solaires. Elle a pu démontrer que les voiles solaires assez réflective, en reposant sur la gravitation des planètes ou du Soleil, sont capable d’effectuer n’importe quelle manœuvre désirée. Elle a aussi développé des algorithmes de contrôle avancés permettant d’optimiser les trajectoires des voiles afin d'améliorer considérablement les performances en explorant les limites réalisables du système.

Si les missions spatiales sont jusqu’à présent presque toujours limitées par la quantité de carburant qui peut être emportée à bord, les applications pratiques des travaux d’Alesia Herasimenka nous permettent d’entrevoir de nouveaux champs des possibles d’exploration jusqu’aux confins de l’Univers. En effet, comme le principe des voiles solaires repose sur la pression de la lumière, elles permettent d’envisager toute une palette de nouvelles missions spatiales pour étudier notre système solaire.

De plus, l’accélération continue due à la lumière permettrait aux voiles d’atteindre des vitesses très élevées, jusqu’à 7 unités astronomiques (une unité astronomique est une distance entre Terre et Soleil soit 149.6 million de kilomètres) par an, ce qui nous pourrait permettre d’envoyer des satellites dans les régions très lointaines ou même au-delà de notre système solaire.

Son role model à elle ? Depuis son enfance à Minsk au Bélarus, c’est l’exemple de Marie Curie et elle se réjouit d’avoir pu dans son parcours universitaire aller sur les traces de Marie Curie étudier à la Sorbonne.

Alesia Herasimenka croit au travail en équipe. « Plus les gens sont différents dans une équipe, plus d’idées naissent et se réalisent ». Elle est persuadée que les femmes possèdent des qualités indispensables pour la science, et doivent d’autant plus s’accrocher que la compétition est plus rude pour les femmes que pour les hommes mais « le rôle des femmes dans la science est extrêmement important ».

Le programme « Women in Science » de la Fondation L’Oréal encourage les femmes à poursuivre une carrière scientifique, en se sentant légitime sur ce chemin. Elle fait sienne cette citation de Marie Curie : « on ne fait jamais attention à ce qui a été fait, on ne voit ce qui reste à faire ». Et elle reconnaît l’importance d’être encouragée tout au long de sa carrière, et de recevoir des feedbacks positifs.

Si sa vocation scientifique lui paraît aller de soi, elle se qualifie de chanceuse. « Je n’ai pas eu de difficultés particulières parce que je suis une femme. Par contre je le fais souvent remarquer, surtout durant les conférences où parfois je suis la seule femme dans une salle pleine de scientifiques. Mais je le prends plutôt comme challenge et ça me motive encore plus de montrer qu’une femme peut être très forte ou même la plus forte dans son domaine, tout en restant fidèle à elle-même. Et j'en suis fière."