XHelio-SPICE

xhelio-spice

轻松获取航天器星历——为日球物理任务自动管理 SPICE 内核。

xhelio-spice 基于 SpiceyPy，实现内核的自动下载、缓存和加载。只需查询航天器位置，剩下的交给 xhelio-spice：下载合适的 NAIF 内核，按正确顺序加载，并以 Python 字典或 pandas DataFrame 的形式返回结果。

安装

pip install xhelio-spice

要使用 MCP 服务（Claude Desktop、Claude Code、Cursor 等）：

pip install xhelio-spice[mcp]

快速开始

from xhelio_spice import get_position, get_trajectory

# Where is Parker Solar Probe right now?
pos = get_position("PSP", observer="SUN", time="2024-01-15", frame="ECLIPJ2000")
print(f"PSP is {pos['r_au']:.3f} AU from the Sun")

# Get a month of trajectory data as a DataFrame
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())

首次使用时会自动从 NAIF 下载内核，并缓存到 ~/.xhelio_spice/kernels/。

支持的任务

提供 SPICE 内核（自动下载）

• PSP（Parker Solar Probe）——2018-2030
• Solar Orbiter（SOLO）——2020-2030
• STEREO-A——2017-2031
• Juno——2011 年至今（定期更新）
• Voyager 1/2——1981-2100 / 1989-2100
• New Horizons——2019-2030

仅提供 NAIF ID（暂不支持自动下载）

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

天体

Sun、Earth、Moon、Mercury、Venus、Mars、Jupiter、Saturn、Uranus、Neptune、Pluto

API 参考

位置与轨迹

from xhelio_spice import get_position, get_trajectory, get_state

# Single position
pos = get_position("ACE", observer="EARTH", time="2024-06-01", frame="GSE")

# Full state (position + velocity)
state = get_state("PSP", observer="SUN", time="2024-01-15", frame="ECLIPJ2000")

# Trajectory timeseries (returns 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,
)

坐标变换

from xhelio_spice import transform_vector, list_available_frames

# J2000 to Ecliptic
v_ecl = transform_vector([1.0, 0.0, 0.0], "2024-01-15", "J2000", "ECLIPJ2000")

# RTN transform (requires spacecraft)
v_rtn = transform_vector(
    [5.0, -3.0, 1.0], "2024-01-15",
    from_frame="ECLIPJ2000", to_frame="RTN",
    spacecraft="PSP",
)

# List all frames
print(list_available_frames())

任务注册表

from xhelio_spice import resolve_mission, list_supported_missions

# Resolve name aliases
naif_id, key = resolve_mission("Parker Solar Probe")  # -> (-96, "PSP")

# List all spacecraft
missions = list_supported_missions()

内核管理

from xhelio_spice import get_kernel_manager

km = get_kernel_manager()
km.ensure_mission_kernels("PSP")  # Download + load
print(km.get_cache_info())        # Cache stats
km.unload_all()                    # Free memory

配置

方法	说明
XHELIO_SPICE_KERNEL_DIR env var	覆盖内核缓存目录
KernelManager(kernel_dir=...)	按实例覆盖
默认值	~/.xhelio_spice/kernels/

MCP 服务

xhelio-spice 内置 MCP 服务，可供大模型调用工具：

# Run directly
xhelio-spice-mcp

# Or via Python
python -m xhelio_spice.server

Claude Desktop 配置

将以下内容添加到 claude_desktop_config.json：

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

可用的 MCP 工具

工具	说明
get_ephemeris	位置/速度——单个时间点（内联）或时间序列（CSV）
compute_distance	计算两个天体之间的距离
transform_coordinates	坐标系变换
list_spice_missions	支持的任务
list_coordinate_frames	可用坐标系及其说明
manage_kernels	内核缓存管理

MCP 冒烟测试

如需进行不请求下载内核且适用于 CI 的 MCP 检查，请运行：

uv run --extra mcp python scripts/smoke_mcp_list_tools.py --json

此冒烟测试会使用隔离的临时内核缓存启动 stdio 服务，运行 MCP initialize + list_tools，并验证公布的工具名称。

许可证

MIT