中國科學院紫金山天文臺圍繞空間探測任務近鄰宜居行星巡天計劃（Closeby Habitable Exoplanet Survey，CHES）開展了先期研究，搭建了基于Python的仿真平臺，包含行星軌道參數反演、衛星觀測視場仿真、觀測策略與方案仿真等內容。相關研究成果作為封面論文，發表在Research in Astronomy and Astrophysics（RAA）上。

近鄰宜居行星巡天計劃由紫金山天文臺領銜的科研團隊提出。該計劃將發射一個1.2米口徑的空間望遠鏡， 通過微角秒級的相對天體測量方法探測圍繞100顆近鄰類太陽型恒星（距太陽系約 32 光年）的宜居帶類地行星。該計劃是具有原創性技術路線的“中國方案”。相關研究將回答“地球是否唯一”以及“行星如何成為生命搖籃”等科學問題。

隨著天文學的發展，高精度的天體測量技術以及時空基準的建立，對于基本天文學研究尤其重要。國際天文聯合會在對于時間、空間、坐標系、地球姿態等問題進行多次的定義、討論與統一后，發布了多項決議以協調解決相關問題，為天文學家在基本天文學研究中所需要的各項參數提供了關鍵算法，建立并維護Fortran和C語言版本的SOFA軟件。

該團隊在國際天文聯合會所發布的SOFA（the Standards of Fundamental Astronomy Service）軟件基礎上進行了重新編寫，推出了一套可應用在Python平臺并與國際天文聯合會的決議相一致的、權威的算法即PyMsOfa，并將此程序加入到CHES仿真平臺中。PyMsOfa填補了SOFA軟件在Python語言的空白，為科研工作者提供了SOFA算法在Python中直接、方便和高效的應用。PyMsOfa提供了三種方式在Python中實現SOFA中的算法，包括ctypes、cffi以及基于SOFA算法的利用Python語言編寫。三種方法均可實現SOFA中全部247個函數的全部功能。目前的版本是基于SOFA在2023年10月11日最新發布的版本。

這一軟件具有如下核心功能。一是時間與日歷模塊：提供應用在不同場景下的不同時間之間的轉換，包括TAI、UTC、UT1、TT等及歷元之間的轉換。二是坐標系模塊：除了多個常用坐標系之間的轉換，還包括FK4、FK5、依巴谷等坐標之間的轉換關系，并提供多個常用觀測位置的天體測量參數之間的變換。三是地球姿態模塊：基于IAU在歷年決議中相關內容，提供歲差、章動、極移等相關參數的準確數值及算法。

PyMsOfa可用于CHES空間任務中對觀測目標恒星與參考星的視場仿真（圖2）以及獲得的天體測量數據的解算等；PyMsOfa在天體測量領域相關計算的權威性使其可用于其他天文學研究前沿，如黑洞的觀測（圖3）、中國空間站巡天望遠鏡觀測、小天體與行星深空探測、地球姿態預測及時間校準等。

此外，PyMsOfa具有良好的跨平臺性能，可在多個操作系統上穩定運行。PyMsOfa已發布在Github和PyPI等平臺上。

研究工作得到中國科學院空間科學戰略性先導科技專項和國家自然科學基金重點項目等的支持。