Le 23 septembre 2026, la NASA a annoncé la sélection de PRIMA (PRobe far-Infrared Mission for Astrophysics), son prochain grand observatoire spatial. Lancement visé en 2033, mission de 5 ans, budget de 1,2 milliard de dollars hors lanceur. PRIMA est le premier représentant d’une nouvelle classe de missions, les Probe Explorers, recommandée par le Decadal Survey 2020. Elle vient combler un vide laissé depuis la fin de Herschel en 2013.

Qu’est-ce que le far-infrarouge, et pourquoi on en a besoin

Pour comprendre ce que PRIMA va faire, il faut d’abord comprendre ce qu’est le far-infrarouge.

La lumière que nos yeux voient occupe une bande étroite du spectre électromagnétique : le visible. Le rouge est la longueur d’onde la plus longue que nous percevons, autour de 0,7 micromètre. Au-delà, c’est l’infrarouge. On le divise en plusieurs régimes :

• Proche-infrarouge (0,7 à 5 micromètres) : c’est ce que JWST regarde avec ses instruments principaux. On voit à travers la poussière interstellaire, mais on ne capte pas l’essentiel de l’énergie du froid.
• Moyen infrarouge (5 à 24 micromètres) : JWST va jusqu’à 28 micromètres, mais sa sensibilité diminue aux plus longues longueurs d’onde.
• Far-infrarouge (24 à 350 micromètres) : c’est le territoire de PRIMA. C’est là où la poussière froide, les disques protoplanétaires, les molécules d’eau, les galaxies les plus poussiéreuses émettent l’essentiel de leur énergie.

Le problème, c’est que le far-infrarouge est pratiquement opaque depuis le sol. L’atmosphère terrestre absorbe ces longueurs d’onde. Il faut un télescope en orbite, et qui plus est un télescope refroidi à des températures extrêmes pour que sa propre chaleur ne masque pas le signal.

Pourquoi JWST ne suffit pas

JWST est un télescope infrarouge extraordinaire, mais il s’arrête à 28 micromètres. La moitié environ de l’énergie émise depuis le Big Bang a été absorbée par la poussière interstellaire et ré-émise dans le far-infrarouge, au-delà des 28 micromètres de JWST. C’est la moitié du rayonnement cosmique qui nous échappe.

Le far-infrarouge, c’est là où se passent les choses fondamentales pour l’astrophysique moderne :

• La formation des planètes, dans les disques de poussière autour des étoiles jeunes, à des températures de 10 à 100 kelvins.
• La chimie de l’eau : les raies rotationnelles de la molécule d’eau sont dans le far-infrarouge, et c’est pour cela que le Decadal Survey 2020 a explicitement cité la question de l’origine de l’eau sur Terre comme un objectif majeur.
• L’univers caché : les galaxies actives les plus lumineuses, les galaxies à formation d’étoiles intense, sont si poussiéreuses que la lumière visible et le proche-IR ne les traversent pas. Le far-IR, lui, traverse la poussière.
• Les éléments lourds : la synthèse des éléments dans les étoiles et leur éjection dans le milieu interstellaire se traduit par des signatures spectrales dans le far-infrarouge.

PRIMA : un télescope à 4,5 kelvins

PRIMA emporte un miroir primaire de 1,8 mètre, plus petit que les 6,5 mètres de JWST mais considérablement plus grand que les 0,35 m d’Herschel (le dernier grand télescope far-IR, 2009-2013). La différence n’est pas seulement la taille : c’est la température.

Le télescope et ses détecteurs seront refroidis à environ 4,5 kelvins, soit -268,5 °C. À cette température, le télescope émet presque aucun rayonnement thermique propre, ce qui permet de détecter les signaux faibles des galaxies et des disques froids sans que le bruit du télescope lui-même ne les masque. C’est l’équivalent de refroidir un télescope optique pour qu’il ne soit pas éclairé par sa propre lueur.

Pour comparaison, JWST fonctionne autour de 50 K, ce qui est suffisant pour le proche et moyen infrarouge mais pas pour le far-IR au-delà de 30 micromètres. Herschel fonctionnait avec de l’hélium liquide qui s’est épuisé en 2013, limitant la mission à 3,5 ans. PRIMA vise 5 ans de mission avec une chaîne de refroidissement mécanique active, en orbite de halo autour du point de Lagrange L2 Soleil-Terre, comme JWST et Roman.

Les instruments : FIRESS et PRIMAger

PRIMA emporte deux instruments scientifiques :

FIRESS (Far-Infrared Enhanced Survey Spectrometer) : un spectromètre à réseau couvrant tout le domaine 24 à 235 micromètres en quatre bandes. Un module Fourier peut être inséré pour pousser la résolution spectrale jusqu’à 20 000, ce qui permet de séparer des raies individuelles de molécules comme HD (deutérure d’hydrogène), H2O, OH, ou le carbone neutre.

PRIMAger : un imageur et polarimètre qui se divise en deux sous-instruments. Le PHI (Hyperspectral Imager) scanne de 24 à 84 micromètres avec une résolution spectrale d’environ 8, ce qui permet de cartographier la température de la poussière et le taux de formation d’étoiles. Le PPI (Polarimetric Imager) utilise quatre filtres de 92 à 235 micromètres pour mesurer la polarisation de la lumière, un domaine où PRIMA sera le premier télescope de la NASA avec un polarimètre dédié dans le far-IR.

Les deux instruments lisent leurs signaux via des détecteurs à induction cinétique supraconductrice (KIDs), une technologie murie pendant deux décennies sur des expériences au sol et en ballon stratosphérique.

La nouvelle classe Probe Explorers

PRIMA est le premier représentant d’une nouvelle classe de missions que la NASA appelle Probe Explorers. Le Decadal Survey 2020 (Pathways to Discovery in Astronomy and Astrophysics for the 2020s) a recommandé de créer cette classe pour combler l’écart entre les petits satellites Explorer (comme SPHEREx, lancé en mars 2025, qui cartographie tout le ciel en proche-IR) et les observatoires phares comme JWST et le télescope spatial Nancy Grace Roman (lancé en 2026).

Probe Explorers cible des missions d’environ un milliard de dollars, capables de répondre à des questions scientifiques majeures qu’un télescope plus petit ne peut pas aborder, sans atteindre le coût des flagships. PRIMA a été sélectionnée après une évaluation détaillée de plusieurs concepts, sur la base de la qualité scientifique, de la faisabilité technique et de l’alignement avec les recommandations du Decadal Survey.

Les partenaires internationaux

PRIMA s’appuie fortement sur des partenaires internationaux, plus que la plupart des missions de cette classe. Le CNES (France) co-dirige l’instrument PRIMAger avec le Laboratoire d’Astrophysique de Marseille et le CEA. Le SRON (Pays-Bas) co-développe les deux instruments. Le Max-Planck-Institut à Heidelberg a construit les miroirs d’orientation de faisceau. L’ASI (Italie), la CSA (Canada), le DLR (Allemagne), la KASI/KASA (Corée du Sud), la JAXA (Japon) et l’UK Space Agency (Royaume-Uni) ont tous contribué aux études de Phase A.

La NASA attribue le JPL (Jet Propulsion Laboratory) en Californie comme centre de gestion de la mission, avec la participation du Goddard Space Flight Center et du Marshall Space Flight Center.

Ce que ça change pour l’amateur

PRIMA ne s’adresse pas à l’observation amateur : c’est un télescope spatial dont les images seront traitées par des équipes professionnelles et publiées dans des archives ouvertes. Mais pour l’amateur intéressé par l’astrophysique, PRIMA va renouveler les références visuelles du far-infrarouge.

Les images d’Herschel, datant de 2009-2013, restent les références courantes pour illustrer les nuages moléculaires, les régions de formation d’étoiles et les galaxies poussiéreuses. PRIMA, avec un miroir plus de cinq fois plus grand qu’Herschel et des détecteurs KIDs modernes, produira des images considérablement plus fines et plus profondes. Les cartes de poussière froide, les spectres de disques protoplanétaires, les cartographies de galaxies obscurcies qu’on montrera dans les conférences et les magazines dans les années 2030 viendront de PRIMA.

Et pour l’observation depuis le sol, le ciel d’automne 2026 reste le moment pour observer les objets froids de notre système solaire. Saturne est en opposition le 4 octobre, Jupiter en ce moment dans le ciel du matin, les Orionides pic le 21-22 octobre. PRIMA, elle, visera l’univers au-delà de nos télescopes.

Lancement et calendrier

PRIMA entre dans la Phase B de développement, avec un lancement visé en 2033. La mission principale dure 5 ans, dont 25 % du temps est réservé au programme PI-led et 75 % ouvert à la communauté via un appel General Observer, selon le même modèle que Hubble et JWST. Le télescope sera placé en orbite de halo autour du point de Lagrange L2 Soleil-Terre, à environ 1,5 million de kilomètres de la Terre.

Le défi technique principal reste la cryogénie : maintenir un télescope de 1,8 mètre et deux instruments à 4,5 K pendant 5 ans, avec une chaîne de refroidissement mécanique active, sans précédent volé à cette échelle pour la NASA. C’est un pari technique qui explique pourquoi le far-infrarouge reste si peu exploité, et pourquoi PRIMA met si longtemps à arriver.

Sources : NASA – Sélection de PRIMA ; OrbitalHub – Présentation de PRIMA ; IPAC/Caltech – Page projet PRIMA ; Decadal Survey 2020 (Pathways to Discovery in Astronomy and Astrophysics for the 2020s, National Academies)

Voir aussi sur Deep Space Astronomy : JWST détecte eau et poussière près du trou noir central de la Voie lactée ; Saturne en opposition le 4 octobre 2026 : guide d’observation

Signature : CBurkhalter