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1982年11月，欧洲空间物理学家最早提出，使用极地轨道卫星对地球磁层的顶区和磁尾区进行实地探测。 1983年，欧空局开始采用法国科学家提出的利用四颗卫星编队飞行进行磁层空间探测的星簇计划，该计划又称CLUSTER计划。 1985年“星簇计划”正式启动。 1996年“星簇计划”四颗卫星搭载法国阿丽亚娜V型火箭发射升空，但由于其运载火箭软件设计有问题，在升空数十秒钟后爆炸，使得四颗卫星全部损失。 1997年1月，由中国科学院院士刘振兴牵头，中国相关科学家多次讨论，提出地球空间双星探测计划，即“双星计划”。
1997年4月，刘振兴院士在北京香山科学会议上正式提出中国“双星计划”。
1997年11月，欧洲空间局科学项目部与中科院空间中心签署“双星计划”与CLUSTERⅡ合作议定书。欧空局表示在卫星轨道计算、有效载荷研制、卫星技术和卫星数据站方面给予积极支持。
1999年9月，欧空局代表团访华时正式向中科院和中国国家航天局提出与“双星计划”合作的请求。
1999年10月，中科院正式启动“双星计划”可行性论证。
2000年3月，中国“双星计划”代表团应邀赴巴黎欧空局本部参加计划A阶段方案论证会，中欧双方在会上签订了进一步合作的协议。
2001年7月，中国国家航天局与欧洲空间局正式签署“双星计划”合作协议。
2001年10月，经过总体方案和分系统方案设计评审，“双星计划”卫星及其运载火箭进入研制阶段。
2001年9-10月，“双星计划”首颗卫星“探测一号”有效载荷系统在伦敦帝国理工大学进行预集成测试。
2003年12月30日，“探测一号”卫星成功发射升空。
预计2004年上半年，“双星计划”将发射其第二颗卫星“探测二号”。
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