Heliospice

🚀 xhelio-spice

xhelio-spice 讓航天器星曆計算變得輕鬆 —— 它為日球物理學任務自動管理 SPICE 內核。

xhelio-spice 對 SpiceyPy 進行了封裝，可自動下載、緩存和加載內核。你只需請求獲取航天器的位置，xhelio-spice 會處理其餘工作：下載正確的 NAIF 內核，按正確順序加載它們，並以 Python 字典或 pandas DataFrame 的形式返回結果。

🚀 快速開始

from xhelio_spice import get_position, get_trajectory

# 帕克太陽探測器現在在哪裡？
pos = get_position("PSP", observer="SUN", time="2024-01-15", frame="ECLIPJ2000")
print(f"帕克太陽探測器距離太陽 {pos['r_au']:.3f} 天文單位")

# 以 DataFrame 形式獲取一個月的軌跡數據
df = get_trajectory(
    "PSP", observer="SUN",
    time_start="2024-01-01", time_end="2024-01-31",
    step="1h", frame="ECLIPJ2000",
)
print(df[["r_au"]].describe())

首次使用時，內核會自動從 NAIF 下載，並緩存在 ~/.xhelio_spice/kernels/ 目錄中。

📦 安裝指南

pip install xhelio-spice

若要支持 MCP 服務器（Claude Desktop、Claude Code、Cursor 等）：

pip install xhelio-spice[mcp]

✨ 主要特性

支持的任務

支持自動下載 SPICE 內核的任務

• PSP（帕克太陽探測器） —— 2018 - 2030 年
• Solar Orbiter（太陽軌道器） —— 2020 - 2030 年
• STEREO - A —— 2017 - 2031 年
• Juno —— 2011 年至今（定期更新）
• Voyager 1/2 —— 1981 - 2100 年 / 1989 - 2100 年
• New Horizons —— 2019 - 2030 年

僅支持 NAIF ID（暫不支持自動下載）的任務

• ACE、Wind、DSCOVR、MMS（1 - 4） —— 沒有公開的 SPK 內核
• Cassini、MAVEN —— 需要多段內核加載（計劃中）
• Galileo、Pioneer 10/11、Ulysses、MESSENGER、STEREO - B

支持的自然天體

太陽、地球、月球、水星、金星、火星、木星、土星、天王星、海王星、冥王星

💻 使用示例

基礎用法

from xhelio_spice import get_position, get_trajectory, get_state

# 單個位置
pos = get_position("ACE", observer="EARTH", time="2024-06-01", frame="GSE")

# 完整狀態（位置 + 速度）
state = get_state("PSP", observer="SUN", time="2024-01-15", frame="ECLIPJ2000")

# 軌跡時間序列（返回 pandas DataFrame）
df = get_trajectory(
    "Cassini", observer="SATURN",
    time_start="2010-01-01", time_end="2010-12-31",
    step="6h", frame="ECLIPJ2000",
    include_velocity=True,
)

高級用法

from xhelio_spice import transform_vector, list_available_frames

# J2000 到黃道座標系轉換
v_ecl = transform_vector([1.0, 0.0, 0.0], "2024-01-15", "J2000", "ECLIPJ2000")

# RTN 轉換（需要指定航天器）
v_rtn = transform_vector(
    [5.0, -3.0, 1.0], "2024-01-15",
    from_frame="ECLIPJ2000", to_frame="RTN",
    spacecraft="PSP",
)

# 列出所有可用座標系
print(list_available_frames())

任務註冊相關用法

from xhelio_spice import resolve_mission, list_supported_missions

# 解析名稱別名
naif_id, key = resolve_mission("Parker Solar Probe")  # -> (-96, "PSP")

# 列出所有支持的航天器
missions = list_supported_missions()

內核管理用法

from xhelio_spice import get_kernel_manager

km = get_kernel_manager()
km.ensure_mission_kernels("PSP")  # 下載並加載
print(km.get_cache_info())        # 查看緩存信息
km.unload_all()                    # 釋放內存

📚 詳細文檔

API 參考

位置與軌跡

from xhelio_spice import get_position, get_trajectory, get_state

# 單個位置
pos = get_position("ACE", observer="EARTH", time="2024-06-01", frame="GSE")

# 完整狀態（位置 + 速度）
state = get_state("PSP", observer="SUN", time="2024-01-15", frame="ECLIPJ2000")

# 軌跡時間序列（返回 pandas DataFrame）
df = get_trajectory(
    "Cassini", observer="SATURN",
    time_start="2010-01-01", time_end="2010-12-31",
    step="6h", frame="ECLIPJ2000",
    include_velocity=True,
)

座標轉換

from xhelio_spice import transform_vector, list_available_frames

# J2000 到黃道座標系轉換
v_ecl = transform_vector([1.0, 0.0, 0.0], "2024-01-15", "J2000", "ECLIPJ2000")

# RTN 轉換（需要指定航天器）
v_rtn = transform_vector(
    [5.0, -3.0, 1.0], "2024-01-15",
    from_frame="ECLIPJ2000", to_frame="RTN",
    spacecraft="PSP",
)

# 列出所有可用座標系
print(list_available_frames())

任務註冊

from xhelio_spice import resolve_mission, list_supported_missions

# 解析名稱別名
naif_id, key = resolve_mission("Parker Solar Probe")  # -> (-96, "PSP")

# 列出所有支持的航天器
missions = list_supported_missions()

內核管理

from xhelio_spice import get_kernel_manager

km = get_kernel_manager()
km.ensure_mission_kernels("PSP")  # 下載並加載
print(km.get_cache_info())        # 查看緩存信息
km.unload_all()                    # 釋放內存

配置

MCP 服務器

xhelio-spice 包含一個用於大語言模型工具的 MCP 服務器：

# 直接運行
xhelio-spice-mcp

# 或者通過 Python 運行
python -m xhelio_spice.server

Claude Desktop 配置

在 claude_desktop_config.json 中添加以下內容：

{
  "mcpServers": {
    "xhelio-spice": {
      "command": "xhelio-spice-mcp"
    }
  }
}

可用的 MCP 工具

📄 許可證

本項目採用 MIT 許可證。