e2m2e: Earth to Moon, Moon to Earth

e2m2e（Earth to Moon, Moon to Earth）是地月空间算法工具集，提供 Python 接口与 Rust 计算内核，采用 Apache 2.0 协议开源。仓库原名为 e2m2e，现已改名为 CODE-core，原仓库地址会自动跳转到新地址。本文按 e2m2e 5.9.5 说明。

核心功能

时空系统

坐标系转换：J2000 / ITRF93（SPICE 高精度）/ IAU 2006，GMAT 兼容的原生 ITRF，动态坐标轴 VNB / LVLH。
时空联合转换：TDT+GCRS ↔ TDB+EBCRS（r2s2 后端，含相对论项）。
SPICE 星历与时间管理：内核加载、UTC / TDB / TAI 时间尺度、天体状态与帧旋转查询。

积分器与动力学

Rust 积分器内核：单步 RK（PD45 / PD78 / RK89）、Adams 多步、Störmer–Cowell 二阶积分；状态转移矩阵（STM）传播；事件检测（terminal / direction 语义）。
动力学模型：CR3BP（快速设计）、星历 N 体（SPICE，精确外推）、含太阳解析摄动的 BCR4BP，以及三者之间的转换。
高精度力模型：点质量与第三体引力、球谐重力场（含固体潮）、ECOM 9 系数光压、大气阻力、太阳光压、连续推力。

任务轨道设计

周期轨道族：DRO、Halo、Lyapunov、Lissajous、共振轨道（RO）、DPO、Axial、三角平动点 SPO / LPO、Horseshoe。
数值算法：微分修正、多重打靶、延拓；全链路 CR3BP 初猜 → 星历修正 → 高精度预报。
名义轨道契约（NominalOrbit）：等间距状态表 + Floquet 基 + 投影因子，供轨道保持直接消费。

转移轨道设计

脉冲转移：Lambert 求解与 porkchop 扫描、多脉冲优化（Lawden 主矢量检验）、霍曼直接转移（HMN）。
低能量转移：月球引力辅助（LGA）、WSB 太阳引力辅助弹道捕获、不变流形与庞加莱截面拼接。
低推力转移：Q-law 初猜 + 打靶 / 配点。
网格搜索 + 非线性规划两步法（Rust Rayon 并行）。

轨道控制

三种控制律：特征点、目标点严格、目标点宽松；蒙特卡洛测定轨与推力误差仿真。
角动量管理：姿态发动机联合控制。

支持的轨道类型

轨道类型	描述
DRO	远距离逆行轨道（Distant Retrograde Orbit）
Halo	Halo 轨道，包含 NRHO（近直线晕轨道）变体
Lyapunov	Lyapunov 轨道，平面周期轨道
Lissajous	Lissajous 轨道，拟周期轨道
RO	共振轨道，支持 2:1、3:1、3:2、4:1、4:3，缺省为 3:1
DPO	远距离顺行轨道（Distant Prograde Orbit）
Axial	Axial 轨道
SPO / LPO	三角平动点轨道，包含 SPO 与 LPO
Horseshoe	马蹄形轨道

接口方式

Python Facade

Python 调用通过 Facade 统一进入任务级接口。Facade、MCP 与 CLI 共用同一份工具清单和请求模型，保持 19 个工具的接口定义同源。

MCP

e2m2e 为 19 个工具提供 MCP 接口。

安装 MCP 额外依赖：

uv pip install "e2m2e[mcp]"

在 MCP 客户端配置中注册服务器（command 指向安装了 e2m2e 的环境里的可执行文件，多数 MCP 客户端都采用这一 mcpServers 格式）：

{
  "mcpServers": {
    "e2m2e": {
      "command": "/path/to/venv/bin/e2m2e",
      "args": ["mcp-serve"],
      "cwd": "/path/to/e2m2e-repo"
    }
  }
}

配置完成后在客户端直接用自然语言驱动，例如：

设计一条 L2 南族 NRHO，近月点高度 3000 km。

CLI

CLI 子命令与 MCP 工具一一对应，命令行中的下划线转换为连字符；使用 e2m2e --help 查看完整帮助。

快速开始

设计一条地月 L2 Halo 轨道：

from e2m2e.api import Facade

facade = Facade()

result = facade.design_orbit(
    orbit_type="Halo",
    collinear_point=2,
    amplitude=30000.0,
    epoch=[2024, 1, 1, 0, 0, 0.0],
    duration=365.25 * 86400.0,
)

print(result.orbit_type)
print(result.initial_state)

安装

使用 uv 安装：

uv pip install e2m2e

从源码开发：

git clone https://github.com/cislunarspace/CODE-core.git
cd e2m2e
make dev

e2m2e 所需的全部星历数据已打包在 GitHub Release 的 kernels-v1 中，make dev 会自动下载到 kernels/；也可手动下载解压到该目录。

项目采用 ADR 0011 定义的五层架构，由内到外严格单向依赖：data/ 是数据层，负责常数、星历、坐标系数据、类型与模板及轨道库存储；crates/ 是 Rust 数值层，包含 cspice、e2m2e-integrators、e2m2e-spice、e2m2e-propagation、e2m2e-levelset、e2m2e-hjb-dynamics、e2m2e-forces 7 个 crate；algorithm/ 是算法层，负责动力学与力模型编排、轨道族、微分修正、转移等算法；api/ 是接口层，提供 Facade、MCP、CLI 与 sidecar；tools/ 是工具层。