A 165 millió dolláros NuSTAR-t (Nuclear Spectroscopic Telescope Array/ Nukleáris Spektroszkóp-távcsőrács) egy Pegasus XL hordozórakétán juttatták pályára. A rakétát a röntgencsillagászati műholddal együtt egy L-1011 Stargazer repülőgép vitte fel körülbelül 12 kilométeres magasságba, ahol leválasztották róla a Pegazust. 

Az 550 kilométeres magasságban keringő NuSTAR röntgencsillagászati "szemei" segítségével fekete lyukakra és egyéb egzotikus kozmikus röntgenforrásokra fog vadászni más galaxisokban.

A röntgentartomány nagyobb energiájú, a gammasugárzáshoz közelebbi tartományában lévő, úgynevezett kemény röntgensugárzási forrásokat keresi majd, azt kutatva, hogyan formálódnak és növekednek a fekete lyukak, valamint azt, hogy ezek a folyamatok miként hatnak az otthonukként szolgáló galaxisokra. 

Az űrteleszkóp a fekete lyukak legbelsőbb régióit vizsgálja, ahol a forró anyag csaknem a fény sebességére gyorsul fel nagyenergiájú röntgensugárzást bocsátva ki. Ezekben a térségekben a fény is megtörik és eltorzul a fekete lyukak rendkívül erős gravitációjának betudhatóan.

A NuSTAR a szupernóvák maradványait is kutatja, hogy a tudósok bővítsék az atomok képződésével kapcsolatos ismereteiket, valamint megfigyeli az aktív galaxismagok szélsőséges környezetét. A várakozások szerint az új űrteleszkóp felvételei tízszer élesebbek lesznek, mint a jelenleg működő röntgencsillagászai műholdak képei.