De la formation des planètes jusqu’à l’évolution des trous noirs au centre des galaxies, PRIMA (PRobe far-Infrared Mission for Astrophysics) doit lever le voile sur certains des phénomènes les plus mystérieux de l’Univers froid, grâce à ses observations dans l’infrarouge lointain. La France y contribue en fournissant PRIMAger, un imageur piloté par le CNES avec le CEA et le CNRS. 

Le projet en bref

Si l’astronomie spatiale permet chaque jour de mieux comprendre notre Univers, il reste encore des domaines d’observation dans lesquels la lumière demande à être faite. Et parmi ceux-ci, on trouve les objets très froids visibles dans le spectre de l’infrarouge lointain, comme des planètes en formation ou le milieu interstellaire. 

Sélectionnée par la NASA en septembre 2026, dans le cadre de son appel à projet Astrophysics Probe Explorer (APEX), la mission PRIMA (PRobe far-Infrared Mission for Astrophysics) s’inscrit dans la continuité du télescope Herschel. 

Elle s’articule autour de 3 objectifs scientifiques principaux : 

• Caractériser l’évolution des poussières stellaires au sein des galaxies anciennes afin de déterminer l’origine du pic de formation d’étoiles il y a 10 milliards d’années ; 
• Mieux comprendre la formation des disques protoplanétaires, en étudiant notamment le transport de l’eau dans ces derniers ;
• Étudier la coévolution des galaxies et de leurs trous noirs supermassifs.

Conçu autour d’un télescope doté d’un miroir de 1,8 m de diamètre refroidi à 4,5K, l’observatoire PRIMA bénéficiera d’une cryogénie avancée, ce qui le rendra plus sensible et capable de cartographier plus rapidement l’Univers que ses prédécesseurs. 

L’une des missions principales de PRIMA sera en effet d’observer une ère encore mal connue de l’Univers, lorsqu’il était âgé de 5 à 10 milliards d’années [les estimations actuelles placent l’âge de l’Univers à 13,8 milliards d’années]. Cet intervalle, que l’on appelle également l’Univers intermédiaire, constitue l’âge d’or de la formation stellaire. C’est précisément sa capacité à observer cette période qui distingue PRIMA de ses prédécesseurs. Tout comme Herschel ou le James Webb Space Telescope, PRIMA va étudier le milieu interstellaire et intergalactique froid dans le spectre infrarouge lointain.  En revanche, alors que le JWST capte des rayonnements situés entre 2 et 28 microns, la sensibilité accrue de PRIMA aux températures proches du 0 absolu – soit -273,15 °C – en font le candidat idéal pour déceler des ondes dont la longueur s’échelonne entre quelques dizaines et plusieurs centaines de microns.

Pour atteindre cette sensibilité inédite, la mission embarquera deux instruments complémentaires dotés d’une nouvelle technologie de détecteurs KIDS refroidis à -273,15°C (100mK) : le spectromètre FIRESS (fourniture JPL) et l’imageur PRIMAger.

Après son lancement, PRIMA sera placé en orbite au point de Lagrange L2, situé à 1,5 million de kilomètres de la Terre, dans la direction opposée au Soleil. La mission durera au moins cinq ans avec 75 % de son temps d’observation ouvert à la communauté scientifique internationale. 

Rôle du CNES dans le projet

La France est le contributeur international principal de la mission PRIMA. Sa contribution comprend notamment la livraison au Jet Propulsion Laboratory (JPL) de l’imageur PRIMAger. Cette caméra thermique refroidie innovante, comprenant une voie hyperspectrale et une voie polarimétrique, est développée sous le pilotage du CNES par un consortium européen dont les membres sont : 

• Le CNRS, par l’intermédiaire du Laboratoire d’Astrophysique de Marseille (LAM), est responsable des activités système du PRIMAger, de son architecture optique et mécanique et réalise également la structure opto-mécanique et l’intégration de l’instrument.
• Le CEA est chargé de piloter les activités scientifiques, de définir l’architecture thermique et de développer et livrer à la fois le module de lien thermique et le moyen d’essai cryogénique qui permettra de vérifier PRIMAger au sol.
• L’Institut néerlandais de recherche spatiale (SRON) est responsable du développement et de la livraison des plans focaux avec leur module détecteur.
• L’Université de Cardiff est chargée du développement et de la livraison des filtres intégrés à PRIMAger.

Contacts CNES

Chef de projet
Florent CANOURGUES
Courriel : florent.canourgues at cnes.fr

Responsable du programme sciences de l’Univers
Olivier LA MARLE
Courriel : olivier.la-marle at cnes.fr