НАСА входит в состав международной команды, занимающейся разработкой ультрасовременной микрокалориметрической рентгеновской камеры, способной предоставить детальные сведения об энергетических космических явлениях.
Рентгеновский микрокалориметр – недисперсионный спектрометр, базирующийся на равновесном подходе к измерению энергии. Энергия рентгеновского фотона накаляет изолированную тепловую массу, благодаря чему фиксируется перемена температурного показателя. Финальное разрешение энергии определяется тем, насколько хорошо может измеряться температурный импульс на фоне тепловых флуктуаций.
В итоге, спектрометры высокого разрешения должны функционировать при крайне низких температурах (<0.1 К). Эта идея возникла еще 30 лет назад и с тех пор удалось создать огромное количество реализаций и оптимизаций с постоянным улучшением возможностей и увеличением количества элементов изображения (пикселей).
С каждым улучшением появляются новые концепции миссий, требующие еще больших массивов. На спутнике Хитоми использовали рентгеновский спектрометр (SXS) на 36 пикселей. Однако X-IFU, который установят для телескопа Афины, станет обладателем 4000 пикселей, каждый из которых покрывает 5 угловых секунд в небе. Это будет новаторская рентгеновская камера, способная различать десятки тысяч рентгеновских цветов.
Космические явления, создающие рентгеновское излучение, важны для изучения, так как характеризуют эволюцию космических структур различных масштабов. Рентгеновская спектроскопия с высоким разрешением способна вычислять плотность и температуру, определять ионы и их скорости, а также позволять отслеживать турбулентность или окружающую среду. Комбинируя снимки с помощью спектроскопии, микрокалориметр изучает динамику и вариации внутри крупных объектов, вроде остатков сверхновой и галактических скоплений.
В 2016 году ученые НАСА начали сотрудничество с Нидерландским институтом космических исследований, чтобы подготовить демонстрационную модель X-IFU, включая и килопиксельный массив TES. Им удалось достигнуть значительного прогресса благодаря использованию технологии резервного мультиплексирования, применяющего постоянное напряжение к термометрам TES. В демонстрации с 32 пикселями TES достигла среднего энергетического разрешения 2.55 эВ при 6 кэВ со скоростью базовой линии X-IFU.
Исследователи закончили сборку полноразмерного массива прототипа X-IFU и в 2019 году проведут тесты. Также удалось показать, что пиксели с разными характеристиками можно включить в единый массив.