La NASA fait partie d'une équipe internationale qui développe une caméra à rayons X à microcalorimètre de pointe qui fournira des informations extrêmement détaillées sur les phénomènes cosmiques énergétiques.

Un microcalorimètre à rayons X est un spectromètre non dispersif qui utilise une approche d'équilibre pour la mesure de l'énergie - l'énergie d'un photon à rayons X chauffe une masse thermique isolée, et le changement de température est mesuré. La résolution énergétique ultime est déterminée par la mesure dans laquelle l'impulsion de température peut être mesurée dans un contexte de fluctuations thermiques ; Donc, les spectromètres à haute résolution doivent fonctionner à des températures très basses ( <0,1 K). L'idée de base de ces instruments a été proposée il y a trois décennies, mais depuis, une variété d'implémentations et d'optimisations ont été développées, avec une amélioration constante de la capacité et une augmentation du nombre d'éléments d'imagerie (pixels).

A chaque amélioration, de nouveaux concepts de mission sont développés qui nécessitent des réseaux encore plus grands. L'instrument de spectromètre à rayons X doux (SXS) de la NASA/Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA) à bord de la mission JAXA Hitomi avait 36 ​​pixels, mais l'instrument X-ray Integral Field Unit (X-IFU) qui volera sur la mission Athena de l'Agence spatiale européenne nécessite un réseau d'environ 4000 pixels, chacun environ 0,25 mm de large (couvrant 5 secondes d'arc du ciel). X-IFU sera une caméra à rayons X révolutionnaire capable de distinguer des dizaines de milliers de couleurs de rayons X. Dans le cadre du consortium X-IFU, La NASA développe le réseau de capteurs de bord de transition supraconducteur (TES) utilisé sur l'instrument. Ces capteurs, composé de thermomètres Molybdène/Or TES et d'absorbeurs de rayons X Or/Bismuth, obtenir une résolution supérieure à 2,5 eV.

Les phénomènes cosmiques qui produisent des rayons X caractérisent l'évolution des structures cosmiques à grande et à petite échelle. La spectroscopie à rayons X à haute résolution peut déterminer la densité et la température, identifier les ions et déterminer leurs vitesses, et permettre aux scientifiques d'étudier des effets tels que la turbulence ou l'environnement à proximité des trous noirs supermassifs. Associer l'imagerie à la spectroscopie, un instrument microcalorimétrique sonde la dynamique et les variations au sein d'objets étendus dans l'espace tels que les restes de supernova et les amas de galaxies avec une sensibilité sans précédent.

En 2016, l'équipe de la NASA s'est concentrée sur la collaboration avec les partenaires du SRON, l'Institut néerlandais de recherche spatiale, préparer un modèle de démonstration X-IFU intégrant une matrice TES de kilopixels. Étant donné que la lecture prévue pour X-IFU utilise le multiplexage par répartition en fréquence, qui consiste à appliquer des tensions alternatives aux thermomètres TES, l'accent a été mis à court terme sur la détermination de la conception de pixels optimale pour ce mode de fonctionnement. Des progrès importants ont également été réalisés grâce aux technologies de multiplexage de secours qui appliquent une tension constante aux thermomètres TES (time-division et code-division). Une démonstration de multiplexage temporel d'une colonne de 32 pixels TES a atteint une résolution d'énergie moyenne de 2,55 eV à 6 keV à une vitesse appropriée pour la ligne de base X-IFU d'origine. L'équipe a terminé la mise en page d'un prototype de matrice X-IFU pleine grandeur, et l'année prochaine, ces prototypes seront fabriqués et testés. L'équipe a également démontré avec succès que des pixels ayant des caractéristiques différentes (largeur, Matériaux et épaisseur de l'absorbeur de rayons X, et température de transition supraconductrice) peuvent être incorporés dans un seul réseau, s'il est déterminé qu'il est optimal de le faire sur X-IFU ou une autre mission.