NASA är en del av ett internationellt team som utvecklar en avancerad mikrokalorimeterröntgenkamera som kommer att ge utomordentligt detaljerad information om energiska kosmiska fenomen.

En röntgenmikrokalorimeter är en icke-dispersiv spektrometer som använder en jämviktsmetod för energimätning - energin hos en röntgenfoton värmer en isolerad termisk massa, och temperaturförändringen mäts. Den slutliga energiupplösningen bestäms av hur väl temperaturpulsen kan mätas mot en bakgrund av termiska fluktuationer; Således, högupplösta spektrometrar måste användas vid mycket låga temperaturer ( <0,1 K). Grundidén för dessa instrument föreslogs för tre decennier sedan, men sedan dess, en mängd olika implementeringar och optimeringar har utvecklats, med en stadig förbättring av förmågan och en ökning av antalet bildelement (pixlar).

Med varje förbättring, nya uppdragskoncept utvecklas som kräver ännu större arrayer. NASA/Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA) Soft X-ray Spectrometer (SXS) instrument ombord på JAXA Hitomi-uppdraget hade 36 pixlar, men instrumentet X-ray Integral Field Unit (X-IFU) som kommer att flyga på European Space Agencys Athena-uppdrag kräver en array på cirka 4000 pixlar, var och en cirka 0,25 mm bred (täcker 5 bågsekunder av himlen). X-IFU kommer att vara en banbrytande röntgenkamera som kan urskilja tiotusentals röntgenfärger. Som en del av X-IFU-konsortiet, NASA utvecklar den supraledande övergångskantsensorn (TES) som används på instrumentet. Dessa sensorer, består av molybden/guld TES termometrar och guld/vismut röntgenabsorbenter, uppnå bättre upplösning än 2,5 eV.

Kosmiska fenomen som producerar röntgenstrålar kännetecknar utvecklingen av kosmiska strukturer i både stor och liten skala. Högupplöst röntgenspektroskopi kan bestämma densitet och temperatur, identifiera joner och bestämma deras hastigheter, och gör det möjligt för forskare att studera effekter som turbulens eller miljö nära supermassiva svarta hål. Att kombinera bildbehandling med spektroskopi, ett mikrokalorimeterinstrument undersöker dynamik och variationer inom rumsligt utsträckta objekt som supernovarester och galaxhopar med oöverträffad känslighet.

2016, NASA-teamet fokuserade på att arbeta med partners på SRON, det nederländska institutet för rymdforskning, för att förbereda för en X-IFU-demonstrationsmodell som innehåller en TES-array i kilopixlar. Eftersom den planerade avläsningen för X-IFU använder frekvensdelningsmultiplex, som innebär att man lägger växelspänning på TES-termometrarna, Fokus på kort sikt har varit att bestämma den optimala pixeldesignen för det driftsättet. Viktiga framsteg har också uppnåtts med hjälp av backup-multiplexeringsteknologier som applicerar en konstant spänning på TES-termometrarna (tidsdivision och koddelning). En tidsdelningsmultiplex demonstration av en kolumn med 32 TES-pixlar uppnådde 2,55 eV genomsnittlig energiupplösning vid 6 keV med en hastighet som är lämplig för den ursprungliga X-IFU-baslinjen. Teamet slutförde layouten för en X-IFU-prototyparray i full storlek, och under nästa år kommer dessa prototyper att tillverkas och testas. Teamet visade också framgångsrikt att pixlar med olika egenskaper (bredd, röntgenabsorberande material och tjocklek, och supraledande övergångstemperatur) kan införlivas i en enda array, om det skulle bestämmas vara optimalt att göra det på X-IFU eller ett annat uppdrag.