Am 23. September 2026 gab die NASA die Auswahl von PRIMA (PRobe far-Infrared Mission for Astrophysics) als ihr nächstes großes Weltraumobservatorium bekannt. Geplanter Start im Jahr 2033, Missionsdauer 5 Jahre, Budget von 1,2 Milliarden Dollar ohne Trägerrakete. PRIMA ist der erste Vertreter einer neuen Missionsklasse, der „Probe Explorers“, die im Decadal Survey 2020 empfohlen wurde. Damit wird eine Lücke geschlossen, die seit dem Ende der Herschel-Mission im Jahr 2013 bestand.
Um zu verstehen, was PRIMA leisten wird, muss man zunächst verstehen, was Ferninfrarotstrahlung ist.
Das Licht, das unsere Augen wahrnehmen, nimmt einen schmalen Bereich des elektromagnetischen Spektrums ein: das sichtbare Licht. Rot ist die längste Wellenlänge, die wir wahrnehmen, sie liegt bei etwa 0,7 Mikrometer. Darüber hinaus beginnt der Infrarotbereich. Dieser wird in mehrere Bereiche unterteilt:
Das Problem ist, dass Ferninfrarotstrahlung vom Boden aus praktisch undurchsichtig ist. Die Erdatmosphäre absorbiert diese Wellenlängen. Man benötigt ein Teleskop im Orbit, das zudem auf extrem niedrige Temperaturen gekühlt ist, damit seine eigene Wärme das Signal nicht überdeckt.
Das JWST ist ein außergewöhnliches Infrarot-Teleskop, doch sein Beobachtungsbereich endet bei 28 Mikrometern. Etwa die Hälfte der seit dem Urknall ausgestrahlten Energie wurde vom interstellaren Staub absorbiert und im fernen Infrarotbereich, jenseits der 28 Mikrometer des JWST, wieder abgestrahlt. Das ist die Hälfte der kosmischen Strahlung, die uns entgeht.
Im fernen Infrarotbereich spielen sich die für die moderne Astrophysik grundlegenden Vorgänge ab:
PRIMA verfügt über einen Hauptspiegel von 1,8 Metern Durchmesser, der zwar kleiner ist als der 6,5-Meter-Spiegel des JWST, aber deutlich größer als der 0,35-Meter-Spiegel von Herschel (dem letzten großen Ferninfrarot-Teleskop, 2009–2013). Der Unterschied liegt nicht nur in der Größe, sondern auch in der Temperatur.
Das Teleskop und seine Detektoren werden auf etwa 4,5 Kelvin, also -268,5 °C, gekühlt. Bei dieser Temperatur gibt das Teleskop fast keine eigene Wärmestrahlung ab, wodurch die schwachen Signale von Galaxien und kalten Scheiben erfasst werden können, ohne dass sie durch das Rauschen des Teleskops selbst überdeckt werden. Das entspricht der Kühlung eines optischen Teleskops, damit es nicht durch sein eigenes Leuchten geblendet wird.
Zum Vergleich: Das JWST arbeitet bei etwa 50 K, was für den nahen und mittleren Infrarotbereich ausreicht, nicht jedoch für den fernen Infrarotbereich jenseits von 30 Mikrometern. Herschel wurde mit flüssigem Helium betrieben, dessen Vorrat 2013 erschöpft war, wodurch die Mission auf 3,5 Jahre begrenzt war. PRIMA strebt eine Missionsdauer von 5 Jahren mit einem aktiven mechanischen Kühlsystem an und soll wie das JWST und Roman in einer Halo-Umlaufbahn um den Lagrange-Punkt L2 zwischen Sonne und Erde operieren.
PRIMA führt zwei wissenschaftliche Instrumente mit sich:
FIRESS (Far-Infrared Enhanced Survey Spectrometer): Ein Gitterspektrometer, das den gesamten Bereich von 24 bis 235 Mikrometer in vier Banden abdeckt. Durch den Einbau eines Fourier-Moduls lässt sich die spektrale Auflösung auf bis zu 20.000 erhöhen, wodurch einzelne Spektrallinien von Molekülen wie HD (Wasserstoffdeuterid), H₂O, OH oder neutralem Kohlenstoff getrennt werden können.
PRIMAger : ein Bildgeber und Polarimeter, das sich in zwei Teilinstrumente unterteilt. Das PHI (Hyperspectral Imager) erfasst einen Bereich von 24 bis 84 Mikrometer mit einer spektralen Auflösung von etwa 8, wodurch sich die Temperatur des Staubs und die Sternentstehungsrate kartieren lassen. Der PPI (Polarimetric Imager) nutzt vier Filter im Bereich von 92 bis 235 Mikrometer, um die Polarisation des Lichts zu messen – ein Bereich, in dem PRIMA das erste Teleskop der NASA mit einem speziellen Polarimeter im fernen Infrarot sein wird.
Beide Instrumente erfassen ihre Signale mithilfe von supraleitenden kinetischen Induktionsdetektoren (KIDs) – einer Technologie, die über zwei Jahrzehnte hinweg in Experimenten am Boden und in Stratosphärenballons ausgereift wurde.
PRIMA ist der erste Vertreter einer neuen Missionsklasse, die die NASA als „Probe Explorers“ bezeichnet. Der „Decadal Survey 2020“ („Pathways to Discovery in Astronomy and Astrophysics for the 2020s“) empfahl die Schaffung dieser Klasse, um die Lücke zwischen den kleinen Explorer-Satelliten (wie SPHEREx, das im März 2025 gestartet wird und den gesamten Himmel im nahen) und den Vorzeigeobservatorien wie dem JWST und dem Nancy-Grace-Roman-Weltraumteleskop (Start 2026) zu schließen.
Probe Explorers zielt auf Missionen im Wert von etwa einer Milliarde Dollar ab, die wichtige wissenschaftliche Fragen beantworten können, die ein kleineres Teleskop nicht behandeln kann, ohne dabei die Kosten der Flaggschiff-Projekte zu erreichen. PRIMA wurde nach einer eingehenden Bewertung mehrerer Konzepte ausgewählt, wobei die wissenschaftliche Qualität, die technische Machbarkeit und die Übereinstimmung mit den Empfehlungen des Decadal Survey als Kriterien herangezogen wurden.
PRIMA stützt sich stärker auf internationale Partner als die meisten Missionen dieser Klasse. Das CNES (Frankreich) leitet gemeinsam mit dem Laboratoire d’Astrophysique de Marseille und der CEA die Entwicklung des Instruments PRIMAger. Das SRON (Niederlande) ist an der gemeinsamen Entwicklung beider Instrumente beteiligt. Das Max-Planck-Institut in Heidelberg hat die Strahlrichtungsspiegel hergestellt. Die ASI (Italien), die CSA (Kanada), das DLR (Deutschland), die KASI/KASA (Südkorea), die JAXA (Japan) und die UK Space Agency (Vereinigtes Königreich) haben alle zu den Studien der Phase A beigetragen.
Die NASA hat das JPL (Jet Propulsion Laboratory) in Kalifornien als Missionskontrollzentrum bestimmt, wobei das Goddard Space Flight Center und das Marshall Space Flight Center mitwirken.
PRIMA ist nicht für die Amateurastronomie gedacht: Es handelt sich um ein Weltraumteleskop, dessen Bilder von professionellen Teams ausgewertet und in offenen Archiven veröffentlicht werden. Für Amateure, die sich für Astrophysik interessieren, wird PRIMA jedoch neue visuelle Maßstäbe im fernen Infrarotbereich setzen.
Die Herschel-Bilder aus den Jahren 2009 bis 2013 gelten nach wie vor als Standardreferenzen zur Veranschaulichung von Molekülwolken, Sternentstehungsgebieten und staubreichen Galaxien. PRIMA wird mit einem Spiegel, der mehr als fünfmal so groß ist wie der von Herschel, und modernen KID-Detektoren deutlich schärfere und tiefere Bilder liefern. Die Karten von kaltem Staub, die Spektren von protoplanetaren Scheiben und die Kartierungen verdunkelter Galaxien, die in den 2030er Jahren auf Konferenzen und in Zeitschriften gezeigt werden, werden von PRIMA stammen.
Und was die Beobachtung vom Boden aus angeht, so bietet der Herbsthimmel 2026 nach wie vor die beste Gelegenheit, die kalten Objekte unseres Sonnensystems zu beobachten. Saturn steht am 4. Oktober in Opposition, Jupiter ist derzeit am Morgenhimmel zu sehen, und die Orioniden erreichen ihren Höhepunkt am 21. und 22. Oktober. PRIMA hingegen wird den Blick auf das Universum jenseits der Reichweite unserer Teleskope richten.
PRIMA tritt in die Entwicklungsphase B ein, wobei der Start für 2033 angestrebt wird. Die Hauptmission dauert 5 Jahre, wobei 25 % dieser Zeit für das PI-geführte Programm reserviert sind und 75 % der Gemeinschaft über einen „General Observer“-Aufruf offenstehen, nach dem gleichen Modell wie bei Hubble und JWST. Das Teleskop wird in einer Halo-Umlaufbahn um den Lagrange-Punkt L2 zwischen Sonne und Erde in einer Entfernung von etwa 1,5 Millionen Kilometern von der Erde positioniert.
Die größte technische Herausforderung bleibt die Kryotechnik: Ein 1,8-Meter-Teleskop und zwei Instrumente müssen fünf Jahre lang bei 4,5 K gehalten werden – und zwar mithilfe einer aktiven mechanischen Kühlkette, was in diesem Maßstab für die NASA bisher beispiellos ist. Es handelt sich um ein technisches Wagnis, das erklärt, warum das Ferninfrarot nach wie vor so wenig genutzt wird und warum die Fertigstellung von PRIMA so lange dauert.
Quellen: NASA – Auswahl von PRIMA ; OrbitalHub – Vorstellung von PRIMA ; IPAC/Caltech – PRIMA-Projektseite ; Decadal Survey 2020 (Wege zur Entdeckung in der Astronomie und Astrophysik für die 2020er Jahre, National Academies)
Siehe auch auf Deep Space Astronomy: JWST entdeckt Wasser und Staub in der Nähe des zentralen Schwarzen Lochs der Milchstraße ; Saturn in Opposition am 4. Oktober 2026: Beobachtungsleitfaden
Unterschrift: CBurkhalter
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