La technologie de l'optique à rayons X a progressé de telle sorte que les futurs observatoires astrophysiques à rayons X auront des performances de plusieurs ordres de grandeur supérieures à celles des observatoires existants tels que l'observatoire à rayons X Chandra de la NASA. La spectroscopie des rayons X mous à haute résolution offre des observations particulièrement utiles qui peuvent fournir des informations sur l'évolution de la structure à grande échelle dans l'univers, conditions proches des trous noirs, atmosphères stellaires, et plus.

Les spectromètres utilisant de nouveaux réseaux de rayons X à transmission à angle critique (CAT) promettent un pouvoir de résolution spectrale, R, jusqu'à 5000—au moins 5 à 10 fois celui des instruments actuels. En 2016, une équipe sponsorisée par SMD a produit et démontré avec succès cette nouvelle technologie. Un pouvoir de résolution élevé, Le spectromètre à réseau objectif à rayons X mous pour le déploiement dans l'espace nécessite une optique de focalisation légère avec une très bonne résolution angulaire et des réseaux capables de disperser les rayons X aux angles les plus larges possibles avec une efficacité élevée et des aberrations minimales. La réalisation de la conception difficile du réseau CAT a nécessité près d'une décennie de développement et de percées dans la technologie de nanofabrication avancée, y compris la modélisation, gravure et dépôt au niveau atomique. Démontrer cette capacité en laboratoire était un défi, cependant, et nécessitait une combinaison de processus de nanofabrication à la pointe de la technologie et de matériel de test tels qu'une longue ligne de faisceaux de rayons X et une source spectralement étroite.

Les futures missions à rayons X utilisant cette technologie fourniront une spectroscopie d'absorption et d'émission considérablement améliorée de sources astrophysiques à haute énergie telles que les vents des trous noirs et les gaz chauds dans la toile cosmique. Les applications potentielles supplémentaires des réseaux CAT incluent les spectrographes pour les observations de l'héliosphère, optique pour installations à rayons X de forte puissance, et des filtres pour les mesures de particules neutres dans la magnétosphère terrestre.

En 2016, trois institutions ont collaboré pour produire et démontrer cette nouvelle technologie. Le laboratoire de nanotechnologie spatiale du Kavli Institute du Massachusetts Institute of Technology (MIT) a fourni des réseaux CAT en silicium à rapport d'aspect ultra-élevé d'une période de 200 nm recouverts d'une fine couche de platine qui a permis la diffraction à des angles allant jusqu'à 18 fois plus gros que ceux supportés par les spectromètres Chandra. L'installation de lumière parasite du Marshall Space Flight Center de 100 m de long a servi de ligne de faisceau, et le groupe d'optique à rayons X du Goddard Space Flight Center a fourni une optique de focalisation haute résolution légère. L'analyse préliminaire de cette démonstration a montré R bien supérieur à 10, 000—considéré comme un record mondial pour la spectroscopie à réseau dans la bande des rayons X. La technologie des caillebotis CAT continue d'être affinée pour obtenir une efficacité plus élevée et des caillebotis plus grands. Cette technologie est actuellement proposée pour une utilisation sur une mission satellite Explorer nommée Arcus et étudiée pour une utilisation potentielle dans le concept de mission Lynx, successeur potentiel de Chandra au cours de la prochaine décennie.