刘振兴发现,ISTP计划中的一些卫星在轨道布局方面存在着局限性,而这是人们认识、研究地球空间不可缺少的部分。由他牵头,中国提出了“双星计划”,并高效实施,最终取得成功,我国的空间探测就此迈上新的台阶。
“双星计划”出世　盘活空间探测“棋局”
　　我国是一个空间大国,但还不是空间强国,在空间探测方面与空间强国相比还有相当大的差距,这正是限制我国空间科学发展的主要因素之一。因此,亟须发展我国的空间探测和科学研究,迅速提高我国空间科学研究的水平。虽然我国与欧空局Cluster计划开展了合作,但还缺乏自主的空间科学探测与研究计划。
　　刘振兴认为,随着人类对空间探索的逐渐延伸,项目的规模也会越来越大,在一个国家能力有限的情况下,国际合作是人们逐步了解浩淼宇宙的最有效方式。
　　他通过分析研究,发现ISTP计划中,一些卫星在轨道布局方面存在局限性,即这些卫星的远地点都较高,不能覆盖磁层空间暴(包括磁层亚暴、磁暴和磁层粒子暴)的重要活动区。而刘振兴已研究这些区域几十年,认为这是人们认识、研究地球空间不可缺少的部分。
　　1997年1月,由刘振兴院士牵头,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”,受到了与会专家和国家有关领导的重视。
　　“双星计划”是我国空间物理界的一项重要的创新计划,它包括两颗以大椭圆轨道绕地球运行的小卫星,分别对地球近赤道区和极区两个地球空间环境变化最为重要的区域进行宽能谱粒子、高精度磁场及其波动的探测。主要研究太阳活动和行星际扰动触发磁层空间暴和灾害性地球空间天气的物理过程；建立磁层空间暴的物理模型、地球空间环境动态模型以及预报方法。
　　双星计划中的赤道卫星极区卫星上分别载有9台和10台探测仪器。赤道区卫星的轨道是:近地点550公里,远地点74000公里；倾角约为28度。极区卫星轨道是:近地点350公里,远地点25000公里,倾角约90度左右。两颗卫星遥相配合,将构成具有明显创新特色的星座式独立探测体系,运行在ISTP卫星尚未覆盖的近地磁层重要活动区,“双星计划”与欧洲空间局的磁层探测计划组成密切配合的两个联合观测项目,形成人类历史上第一次对地球空间的六点立体探测。刘振兴院士打了一个比喻:就像下棋,位置非常关键,就空着两个地方,下上棋子,这盘棋就活了。
国际空间机构积极合作,“双星”发射成功
　　双星计划得到了国际空间物理界的关注。欧空局和国际空间机构协调组在工作会议上专门对刘振兴提出的“双星计划”进行了讨论,高度评价其科学构想,并通过了推荐书,表示将积极与双星计划合作。特别是欧空局,1996年6月4日由于阿丽亚娜5型火箭飞行软件出现故障,发射时发生爆炸,cluster　I四颗星簇卫星化为烟云和碎片,cluster　I计划失败；1997年4月,cluster　II计划启动,他们对双星计划的合作意愿强烈,派出以科学项目主任为首的代表团访问北京,与中国科学院空间中心讨论了“双星计划”的合作问题。
　　欧空局代表团认为,“双星计划”对Cluster水平的提高至关重要。1997年11月举行的欧空局Cluster科学工作队会议上,主要研究者们一致通过与“双星计划”研究者进行合作。同时,国际空间局协调组(IACG)也通过一项议题,将“双星计划”纳入国际探测任务。
　　1999年9月,欧空局代表团访华,欧空局认为中国“双星计划”与欧空局cluster　II计划的合作将会对国际日地物理计划作出重要贡献,并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。
　　2001年7月,中国国家航天局局长栾恩杰和欧空局局长罗达塔又在法国巴黎欧空局本部正式签署了关于“双星计划”的合作协议。根据协议,欧空局组织协调欧洲有关科研单位向“双星计划”提供8台(其中一台由中欧双方合作研制)先进探测仪器、一个欧空局卫星地面接收站,接收双星的部分探测数据,并对有关的卫星技术(如卫星剩磁、卫星表面电位和辐射环境剂量计算等)提供咨询和协助。
　　刘振兴由衷地高兴,他说,合作是空间探测的大趋势,双方近10年来的合作是顺利的,也是成功的,中国正由一个空间大国成为一个空间强国。他特别指出,cluster　II和“双星计划”运行的时间范围,正是太阳爆发事件最频繁的时期。cluster　II和“双星计划”相配合,在探测区域方面优势互补,将会成为21世纪国际上最重要的日地空间探测计划。
　　2003年12月30日,“双星计划”中的赤道区卫星“探测一号”(TC-1)在西昌卫星发射中心由“长征二号丙/SM”型运载火箭成功发射；2004年7月25日,“双星计划”中的极区卫星“探测二号”(TC-2)在太原卫星发射中心发射成功。
“中国速度”让空间探测实现跨越式发展
　　“双星计划”的实施,创造了令欧洲合作伙伴惊讶的“中国速度”。从2001年10月立项,到2004年7月完成两颗卫星的在轨部署,总共不到三年时间,这样的速度无疑是高难度的挑战。
　　因为要与欧洲空间局已在2000年7月、8月升空的4颗星一起组成6点交汇立体探测网,中方的研制进度就要加快,同时,卫星要穿越磁层、辐射带,面对的空间环境比欧洲的4颗星更恶劣。一开始,欧洲人不相信中方能在三年内研制两颗卫星。
　　然而,当他们在中国各地悠闲度假时,中方研制人员正在加班加点,节假日也不休息。欧方研制的探测仪器反倒跟不上中方的研制进度了,一个项目经理因此被撤换。探测一号、探测二号两颗卫星,上面的接插件、各种接口加起来有几百个,测试时没有发现一个差错。欧洲空间局派来的工程师也一同参加测试,看到这样的结果竖起了大拇指,说这在欧空局也很难做到。
　　地球空间双星探测计划是我国第一个空间科学探测计划,是我方为主的我国与欧空局开展合作的重大国际合作探测计划。“双星计划”的顺利实施为我国空间物理研究取得了大量先进的探测数据；提高了多点卫星探测数据的分析能力,并取得了创新性研究成果；提高了空间探测仪器的研制水平；提高了我国卫星技术的研制水平；培养了一支高水平的空间科技队伍。
　　“‘双星计划’的实施,实现了我国空间探测跨越式的发展,使我国的空间探测迈上了一个新的台阶,提高了我国在国际空间物理界的地位。”中国科学院空间科学与应用研究中心主任吴季这样评价。