Röntgenoptikteknologin har utvecklats så att framtida astrofysiska röntgenobservatorier kommer att ha en storleksordning bättre prestanda än befintliga observatorier som NASA:s Chandra X-ray Observatory. Högupplöst mjuk röntgenspektroskopi erbjuder särskilt användbara observationer som kan ge information om utvecklingen av storskalig struktur i universum, förhållanden nära svarta hål, stjärnatmosfärer, och mer.

Spektrometrar som använder nya röntgengitter med kritisk vinkelöverföring (CAT) lovar spektral upplösningsförmåga, R, så högt som 5000—minst 5-10 gånger större än nuvarande instrument. 2016, ett SMD-sponsrat team producerade och demonstrerade framgångsrikt denna nya teknik. En hög upplösningsförmåga, Mjuk röntgenobjektivgitterspektrometer för utplacering i rymden kräver en lätt fokuseringsoptik med mycket bra vinkelupplösning och gitter som kan sprida röntgenstrålar till största möjliga vinklar med hög effektivitet och minimala aberrationer. Att förverkliga den utmanande CAT-gitterdesignen krävde nästan ett decennium av utveckling och genombrott inom avancerad nanotillverkningsteknik inklusive mönstring, etsning och avsättning på atomnivå. Att demonstrera denna förmåga i labbet var utmanande, dock, och krävde en kombination av unika toppmoderna nanotillverkningsprocesser och testhårdvara som en lång röntgenstrållinje och en spektralt smal källa.

Framtida röntgenuppdrag med denna teknik kommer att ge avsevärt förbättrad absorptions- och emissionslinjespektroskopi av astrofysiska källor med hög energi som svarta hålsvindar och het gas i det kosmiska nätet. Ytterligare potentiella tillämpningar för CAT-gitter inkluderar spektrografer för observationer av heliosfären, optik för röntgenanläggningar med hög effekt, och filter för neutralpartikelmätningar i jordens magnetosfär.

2016, tre institutioner samarbetade för att producera och demonstrera denna nya teknik. Space Nanotechnology Lab vid Massachusetts Institute of Technology (MIT) Kavli Institute tillhandahöll toppmoderna 200 nm-perioder med ultrahögt bildförhållande kisel CAT-gitter belagda med ett tunt lager av platina som möjliggjorde diffraktion till vinklar upp till 18 gånger större än de som stöds av Chandra-spektrometrar. Den 100 m långa Marshall Space Flight Center Stray Light Facility fungerade som strållinje, och röntgenoptikgruppen vid Goddard Space Flight Center tillhandahöll en lätt fokusoptik med hög upplösning. Preliminär analys från denna demonstration visade R mycket högre än 10, 000—tros vara ett världsrekord för gitterspektroskopi i röntgenbandet. CAT-gallertekniken fortsätter att förfinas för att uppnå högre effektivitet och större galler. Denna teknik föreslås för närvarande för användning på ett Explorer-satellituppdrag vid namn Arcus och studeras för potentiell användning i Lynx-uppdragskonceptet, en potentiell efterträdare till Chandra under det kommande decenniet.