Heliospice

🚀 xhelio-spice

xhelio-spice 让航天器星历计算变得轻松 —— 它为日球物理学任务自动管理 SPICE 内核。

xhelio-spice 对 SpiceyPy 进行了封装，可自动下载、缓存和加载内核。你只需请求获取航天器的位置，xhelio-spice 会处理其余工作：下载正确的 NAIF 内核，按正确顺序加载它们，并以 Python 字典或 pandas DataFrame 的形式返回结果。

🚀 快速开始

from xhelio_spice import get_position, get_trajectory

# 帕克太阳探测器现在在哪里？
pos = get_position("PSP", observer="SUN", time="2024-01-15", frame="ECLIPJ2000")
print(f"帕克太阳探测器距离太阳 {pos['r_au']:.3f} 天文单位")

# 以 DataFrame 形式获取一个月的轨迹数据
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())

首次使用时，内核会自动从 NAIF 下载，并缓存在 ~/.xhelio_spice/kernels/ 目录中。

📦 安装指南

pip install xhelio-spice

若要支持 MCP 服务器（Claude Desktop、Claude Code、Cursor 等）：

pip install xhelio-spice[mcp]

✨ 主要特性

支持的任务

支持自动下载 SPICE 内核的任务

• PSP（帕克太阳探测器） —— 2018 - 2030 年
• Solar Orbiter（太阳轨道器） —— 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

仅支持 NAIF ID（暂不支持自动下载）的任务

• ACE、Wind、DSCOVR、MMS（1 - 4） —— 没有公开的 SPK 内核
• Cassini、MAVEN —— 需要多段内核加载（计划中）
• Galileo、Pioneer 10/11、Ulysses、MESSENGER、STEREO - B

支持的自然天体

太阳、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

基础用法

from xhelio_spice import get_position, get_trajectory, get_state

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

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

# 轨迹时间序列（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,
)

高级用法

from xhelio_spice import transform_vector, list_available_frames

# J2000 到黄道坐标系转换
v_ecl = transform_vector([1.0, 0.0, 0.0], "2024-01-15", "J2000", "ECLIPJ2000")

# RTN 转换（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",
)

# 列出所有可用坐标系
print(list_available_frames())

任务注册相关用法

from xhelio_spice import resolve_mission, list_supported_missions

# 解析名称别名
naif_id, key = resolve_mission("Parker Solar Probe")  # -> (-96, "PSP")

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

内核管理用法

from xhelio_spice import get_kernel_manager

km = get_kernel_manager()
km.ensure_mission_kernels("PSP")  # 下载并加载
print(km.get_cache_info())        # 查看缓存信息
km.unload_all()                    # 释放内存

📚 详细文档

API 参考

位置与轨迹

from xhelio_spice import get_position, get_trajectory, get_state

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

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

# 轨迹时间序列（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,
)

坐标转换

from xhelio_spice import transform_vector, list_available_frames

# J2000 到黄道坐标系转换
v_ecl = transform_vector([1.0, 0.0, 0.0], "2024-01-15", "J2000", "ECLIPJ2000")

# RTN 转换（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",
)

# 列出所有可用坐标系
print(list_available_frames())

任务注册

from xhelio_spice import resolve_mission, list_supported_missions

# 解析名称别名
naif_id, key = resolve_mission("Parker Solar Probe")  # -> (-96, "PSP")

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

内核管理

from xhelio_spice import get_kernel_manager

km = get_kernel_manager()
km.ensure_mission_kernels("PSP")  # 下载并加载
print(km.get_cache_info())        # 查看缓存信息
km.unload_all()                    # 释放内存

配置

MCP 服务器

xhelio-spice 包含一个用于大语言模型工具的 MCP 服务器：

# 直接运行
xhelio-spice-mcp

# 或者通过 Python 运行
python -m xhelio_spice.server

Claude Desktop 配置

在 claude_desktop_config.json 中添加以下内容：

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

可用的 MCP 工具

📄 许可证

本项目采用 MIT 许可证。