p A tecnologia de ótica de raios-X progrediu de tal forma que os futuros observatórios astrofísicos de raios-X terão desempenho ordens de magnitude melhor do que os observatórios existentes, como o Observatório de raios-X Chandra da NASA. A espectroscopia de raios-X suave de alta resolução oferece observações particularmente úteis que podem fornecer informações sobre a evolução da estrutura em grande escala no universo, condições próximas a buracos negros, atmosferas estelares, e mais. p Espectrômetros que empregam novas grades de raios-X de transmissão de ângulo crítico (CAT) prometem poder de resolução espectral, R, tão alto quanto 5000 - pelo menos 5 a 10 vezes maior do que os instrumentos atuais. Em 2016, uma equipe patrocinada pelo SMD produziu e demonstrou com sucesso esta nova tecnologia. Um poder de alta resolução, O espectrômetro de grade objetiva de raio-X macio para implantação no espaço requer uma ótica de foco leve com resolução angular muito boa e grades que podem dispersar os raios-X para os maiores ângulos possíveis com alta eficiência e aberrações mínimas. Perceber o design desafiador da grade CAT exigiu quase uma década de desenvolvimento e avanços em tecnologia de nanofabricação avançada, incluindo padronização, decapagem e deposição em nível atômico. Demonstrar essa capacidade em laboratório foi um desafio, Contudo, e exigiu uma combinação de processos exclusivos de nanofabricação de última geração e hardware de teste, como uma longa linha de luz de raios-X e uma fonte espectralmente estreita.

p As futuras missões de raios-X empregando essa tecnologia fornecerão uma espectroscopia de linha de emissão e absorção amplamente aprimorada de fontes astrofísicas de alta energia, como ventos de buracos negros e gás quente na teia cósmica. As aplicações potenciais adicionais para grades CAT incluem espectrógrafos para observações da heliosfera, óptica para instalações de raios-X de alta potência, e filtros para medições de partículas neutras na magnetosfera da Terra.

p Em 2016, três instituições colaboraram para produzir e demonstrar esta nova tecnologia. O Laboratório de Nanotecnologia Espacial do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) Kavli Institute forneceu grades CAT de silício de ultra-alta proporção de aspecto de período de 200 nm revestidas com uma fina camada de platina que permitiu a difração em ângulos de até 18 vezes maior do que aqueles suportados pelos espectrômetros Chandra. A instalação de luz dispersa do Marshall Space Flight Center, de 100 m de comprimento, serviu de linha de feixe, e o grupo de ótica de raios-X no Goddard Space Flight Center forneceu uma ótica de foco leve de alta resolução. A análise preliminar desta demonstração mostrou R muito maior do que 10, 000 - considerado um recorde mundial para espectroscopia de grade na banda de raios-X. A tecnologia de grade CAT continua a ser refinada para alcançar maior eficiência e grades maiores. Esta tecnologia está sendo proposta para uso em uma missão do satélite Explorer chamada Arcus e estudada para uso potencial no conceito de missão Lynx, um potencial sucessor do Chandra na próxima década.