Saat belajar untuk kelulusannya, dia terdaftar untuk pelatihan astronot di NASA dan bahkan harus berinteraksi dengan astronot legendaris Sunita Williams dan Jon A McBride yang dia anggap sebagai inspirasinya.

Di NASA, ia menjalani pelatihan untuk Misi Pesawat Ulang-alik, khususnya belajar manuver pesawat ruang angkasa dalam gayaberat mikro, pelatihan multi-sumbu, serta aktivitas ekstra-kendaraan. Pada 2012, dia juga menjalani pelatihan untuk menerbangkan jet MIG-29 di pangkalan udara Sokul Rusia.

Ayesha saat ini adalah anggota kehormatan dari Asosiasi Pilot Wanita India. Dia memenuhi syarat untuk menerbangkan pesawat bermesin tunggal Cessna 152 dan Cessna 172. Ia juga mendapatkan sertifikasi untuk menerbangkan pesawat komersial Airbus A320.

Pada tahun 2018, dia disambut oleh Kepala Angkatan Darat dan Presiden India dengan gelar 'Wanita Pertama' di Rashtrapati Bhavan. Hari ini dia dianggap sebagai panutan dan sering dipanggil untuk berbicara tentang pengalamannya di lembaga pendidikan dan kelompok sosial.