La NASA es parte de un equipo internacional que desarrolla una cámara de rayos X con microcalorímetro de vanguardia que proporcionará información extraordinariamente detallada sobre los fenómenos cósmicos energéticos.

Un microcalorímetro de rayos X es un espectrómetro no dispersivo que utiliza un enfoque de equilibrio para la medición de energía:la energía de un fotón de rayos X calienta una masa térmica aislada, y se mide el cambio de temperatura. La resolución máxima de energía está determinada por qué tan bien se puede medir el pulso de temperatura en un contexto de fluctuaciones térmicas; por lo tanto, Los espectrómetros de alta resolución deben funcionar a temperaturas muy bajas ( <0,1 K). La idea básica de estos instrumentos se propuso hace tres décadas, pero desde entonces se han desarrollado una variedad de implementaciones y optimizaciones, con una mejora constante en la capacidad y un aumento en el número de elementos de imagen (píxeles).

Con cada mejora, Se desarrollan nuevos conceptos de misión que requieren arreglos aún más grandes. El instrumento del espectrómetro de rayos X suave (SXS) de la NASA / Agencia de Exploración Aeroespacial de Japón (JAXA) a bordo de la misión JAXA Hitomi tenía 36 píxeles, pero el instrumento de la Unidad de Campo Integral de Rayos X (X-IFU) que volará en la misión Athena de la Agencia Espacial Europea requiere una matriz de aproximadamente 4000 píxeles, cada uno de aproximadamente 0,25 mm de ancho (cubriendo 5 segundos de arco del cielo). X-IFU será una cámara de rayos X innovadora capaz de distinguir decenas de miles de colores de rayos X. Como parte del consorcio X-IFU, La NASA está desarrollando la matriz de sensores de borde de transición superconductores (TES) empleada en el instrumento. Estos sensores, compuesto por termómetros TES de molibdeno / oro y absorbentes de rayos X de oro / bismuto, Logre una resolución mejor que 2.5 eV.

Los fenómenos cósmicos que producen rayos X caracterizan la evolución de las estructuras cósmicas tanto a gran como a pequeña escala. La espectroscopia de rayos X de alta resolución puede determinar la densidad y la temperatura, identificar iones y determinar sus velocidades, y permitir a los científicos estudiar efectos como la turbulencia o el medio ambiente cerca de los agujeros negros supermasivos. Combinando imágenes con espectroscopia, un instrumento de microcalorímetro sondea la dinámica y las variaciones dentro de objetos espaciales extendidos, como los restos de supernovas y los cúmulos de galaxias, con una sensibilidad sin precedentes.

En 2016, el equipo de la NASA se centró en trabajar con socios en SRON, el Instituto de Investigaciones Espaciales de los Países Bajos, para prepararse para un modelo de demostración X-IFU que incorpora una matriz TES de kilopíxeles. Debido a que la lectura planificada para X-IFU utiliza multiplexación por división de frecuencia, que implica aplicar tensiones alternas a los termómetros TES, el enfoque a corto plazo se ha centrado en determinar el diseño de píxeles óptimo para ese modo de funcionamiento. También se lograron avances importantes utilizando tecnologías de multiplexación de respaldo que aplican un voltaje constante a los termómetros TES (división de tiempo y división de código). Una demostración de multiplexación de división de tiempo de una columna de 32 píxeles TES logró una resolución de energía promedio de 2.55 eV a 6 keV a una velocidad apropiada para la línea de base X-IFU original. El equipo completó el diseño de una matriz de prototipos X-IFU de tamaño completo, y en el próximo año estos prototipos serán fabricados y probados. El equipo también demostró con éxito que los píxeles con diferentes características (ancho, Materiales y espesor del absorbente de rayos X, y temperatura de transición superconductora) se pueden incorporar en una sola matriz, si se determina que es óptimo hacerlo en X-IFU u otra misión.