Trois satellites pour sentir l’espace vibrer

Quand deux trous noirs fusionnent, ils secouent l’espace lui-même. Ces secousses voyagent à travers l’Univers. Ce sont les ondes gravitationnelles. Les premières ont été captées au sol le 14 septembre 2015 [1, 2].

Les détecteurs au sol ont une limite. Ils ne captent pas les ondes les plus lentes. Or ce sont celles des trous noirs géants, ceux qui dorment au centre des galaxies [2].

C’est le travail de LISA. Cette mission de l’Agence spatiale européenne (ESA) est menée avec la NASA. Elle a été adoptée le 25 janvier 2024 [3]. Elle doit placer trois satellites en triangle, à environ 50 millions de kilomètres de la Terre [2].

Dans chaque satellite flottent des cubes d’or et de platine, en chute libre. Des lasers suivent la distance entre eux. Quand une onde passe, cette distance bouge de moins que le diamètre d’un atome d’hélium, sur 2,5 millions de kilomètres [8]. Soit quelques picomètres, un centième d’atome, selon le CNES [1].

LISA doit aussi entendre des dizaines de milliers de couples d’étoiles mortes de notre galaxie. Elle doit chercher l’écho des premiers instants de l’Univers et aider à mesurer son expansion [2].

Deux exemplaires à tester, un an chacun

Le cœur de mesure de chaque satellite s’appelle le système de métrologie optique. Son sigle anglais est OMS. C’est lui que le CNES s’apprête à éprouver à Toulouse. La campagne « a débuté », écrit le centre le 28 octobre 2026. Aucun résultat n’est encore annoncé [1].

L’instrument sera d’abord aligné au micromètre près sur la table de sept tonnes [1].

Sur les dix instruments de la mission, selon le décompte du CNES, deux seulement passeront par ce banc : un modèle d’ingénierie et un modèle de qualification, un an chacun. Après ce jalon seulement, l’ESA pourra autoriser la fabrication des huit autres [1].

Le banc optique vient d’un laboratoire écossais, le laser de la NASA, le phasemètre d’un laboratoire allemand. Une dizaine de laboratoires et d’industriels français contribuent à mettre en place le dispositif d’essai [1].

Un satellite d’essai a déjà volé

Un satellite d’essai a précédé LISA. LISA Pathfinder a décollé de Kourou le 3 décembre 2015, sur une fusée Vega. Il a mesuré du 1er mars 2016 au 30 juin 2017 [4, 5].

À bord, deux cubes d’or et de platine de 46 millimètres flottaient à 38 centimètres l’un de l’autre. Sa mission : montrer que deux objets peuvent rester en chute libre presque parfaite [4].

En 2016, les premiers résultats restaient un peu au-dessus de l’exigence de LISA [4]. En 2018, le résultat final passe dessous, à toutes les fréquences mesurées [5].

Pathfinder n’a capté aucune onde. Ce n’était pas son rôle : ses 38 centimètres étaient bien trop courts [4]. Il a démontré une chose précise : la chute libre que LISA exige pour ses cubes [2, 5]. Le reste n’a pas encore volé : rien n’a été mesuré entre deux satellites, sur des millions de kilomètres [4].

La France y était déjà. Un consortium français, coordonné par un laboratoire parisien, a réalisé une partie du banc optique. Il a aussi analysé les données pendant la mission [6].

Ce que la France apporte

La part française de LISA ne se limite pas aux essais de Toulouse. Le CNES a la charge de trois contributions [7].

Au sol, d’abord. Le centre principal de traitement des données sera en France [7]. L’ESA confirme cette conduite française du traitement des données [2].

Pour l’instrument, ensuite. Outre les essais de Toulouse, le CNES fournit les moyens d’essai qui mesurent la lumière parasite, cette lumière égarée qui brouille la mesure [7]. La France figure en outre parmi les pays qui fournissent les systèmes de mesure laser au picomètre près [3, 8].

Le banc d’essai a déjà livré un résultat chiffré. Un démonstrateur de ce banc a été construit par un consortium français. Selon ses auteurs, il tient la stabilité demandée entre 1 millihertz et 1 hertz, la plage fixée pour ce banc. Celle de LISA descend plus bas, jusqu’à 0,1 millihertz. Le résultat est paru le 31 mars 2026 dans une revue à comité de lecture. Il porte sur le banc de test, pas sur l’instrument qui volera [10].

Côté recherche, quinze laboratoires français sont mobilisés, avec le CNRS et le CEA, selon le décompte du CNES et des deux organismes. Le CEA prépare notamment la chaîne d’analyse rapide qui doit repérer les signaux des ondes [11]. Selon le CNES, la France compte 219 membres dans le consortium scientifique de la mission, ce qui en fait le 2e pays le plus représenté [12]. Ces décomptes viennent des organismes eux-mêmes.

Reste un point non tranché : les télescopes. Le 5 mai 2026, Thales Alenia Space annonce un contrat de 26,1 millions d’euros avec l’ESA. C’est la première de trois phases prévues pour développer les télescopes de LISA. L’entreprise écrit que ses équipes en France, avec Thales SESO, en ont la charge [9]. Mais l’ESA, en 2024, attribuait les télescopes à la NASA [3]. L’équipe scientifique de la mission le redit en mai 2026, trois semaines après ce contrat [13]. Aucune source consultée n’explique comment les deux s’accordent.

Le calendrier

Le lancement est prévu vers 2035, sur Ariane 6 [1, 3]. Le CNES écrit, en octobre 2026, « vers 2035-2036 » [1]. Selon le CNES, la science doit commencer en 2037 [7]. Elle est prévue pour quatre ans et demi, avec de quoi prolonger la mission jusqu’à dix ans au total [2].

En avril 2026, l’équipe scientifique de la mission indiquait que la revue de conception préliminaire de la charge utile était en cours. La revue de conception critique doit suivre [13]. Les premiers résultats de la phase 1 des télescopes sont attendus d’ici la fin 2026, selon le chef de projet LISA de l’ESA cité par Thales Alenia Space [9]. La France paie sa part par sa contribution au budget scientifique de l’ESA et par ses fournitures, indique le CNES [11]. Ni le coût complet de la mission ni le montant de la contribution française ne sont publiés dans les sources consultées.

Le prochain rendez-vous se joue à Toulouse. Le résultat des essais des deux modèles conditionne le feu vert de l’ESA à la fabrication des huit autres exemplaires [1]. Ces essais commencent tout juste. Une partie du chemin est déjà faite : entre 2016 et 2017, deux cubes d’or et de platine ont tenu, dans l’espace, une chute libre qui dépasse l’exigence de LISA [4, 5].

Sources

1. LISA : avant la traque des trous noirs, les instruments soumis à rude épreuve. CNES (2026-10-28)
2. LISA Definition Study Report (ESA-SCI-DIR-RP-002). ESA (2024-02-06)
3. Capturing the ripples of spacetime: LISA gets go-ahead. ESA (2024-01-25)
4. Sub-Femto-g Free Fall for Space-Based Gravitational Wave Observatories: LISA Pathfinder Results. Physical Review Letters (2016-06-07)
5. Beyond the Required LISA Free-Fall Performance: New LISA Pathfinder Results down to 20 μHz. Physical Review Letters (2018-02-05)
6. LISA Pathfinder. CNES (2025-11-28)
7. LISA. CNES (2025-10-06)
8. Construction of ESA's ambitious LISA mission begins. ESA (2025-06-17)
9. Thales Alenia Space signs Phase 1 contract with ESA for the development of the telescopes onboard LISA. Thales Alenia Space (2026-05-05)
10. Validation of optical pathlength stability in a LISA test-bench demonstrator. Classical and Quantum Gravity (2026-03-31)
11. Feu vert pour les missions spatiales EnVision et LISA de l'ESA (CP006-2024). CNES (2024-01-26)
12. LISA en détails. CNES
13. LISA and the LISA Science Team. arXiv (2026-05-25)