1992年，为了发射美国摩托罗拉公司的铱卫星，对长征二号丙火箭进行改进设计，研制成功长征二号丙改进型运载火箭。这种火箭有两种型号：一种是发射铱星的长征二号丙/ FP火箭，另一种是发射“双星计划”的长征二号丙/SM火箭。
　　


　　长征二号丙改进型火箭全长40米，最大直径3.35米，起飞质量213吨，可将1500千克的有效载荷送入630千米的极地圆轨道。火箭一、二级采用常规液体发动机，新研制的上面级（分配器）则采用固体发动机，使用高8.4米的大整流罩。它发射时，先将卫星和上面级送入近地点180千米、远地点665千米的椭圆形停泊轨道，然后上面级的固体发动机点火工作，将卫星和上面级一起推入630千米高的圆轨道，最后由上面级进行调姿、旋转，把卫星释放入轨。
　　1997年9月1日，第一枚长征二号丙改火箭在太原卫星发射中心首次将两颗铱星模拟星送入预定轨道。这次发射的目的是对火箭的性能和各系统工作的协调性进行全面考核和鉴定。同年12月8日第一次铱星商业发射，长二丙改火箭升空约50分钟后，分配器变轨成功，先后将两颗铱星释放在近地点629千米、远地点632千米、倾角为86.3度的近圆轨道上运行。随后一直到1999年6月12日，长二丙改火箭又经过5次发射，把组网和补网的10颗铱星送入了预定轨道。长二丙改火箭在发射美国的铱星中七战七捷，一共发射成功12颗铱星。根据合同要求，长二丙改火箭有11次铱星发射任务，虽然实际上只正式发射了铱星6次，但这6次成功发射足以证明，长二丙改火箭的技术性能和可靠性完全可以信赖，具备了参与国际中低轨道商业发射市场的竞争能力。这种火箭也为中国提供了一种发射小卫星的新手段。
　　


　　2000年7月，我国提出了参与对地球空间环境进行联合探测的“双星计划”。根据这个计划，我国要用长征二号丙改（长征二号丙/SM）运载火箭发射两颗探测卫星，与欧空局发射升空的“星团计划”4颗卫星紧密配合，在从太阳到地球的空间中形成人类历史上第一次对地球空间的六点立体探测，研究太阳活动和行星际扰动对地球环境的影响及其相应的预报方法，为空间活动的安全和人类生存环境的维护提供科学的数据和对策。
　　2003年12月30日，中国在西昌卫星发射中心用长征二号丙/SM火箭成功地把“双星计划”中的第一颗卫星——探测一号赤道星送上太空。卫星质量约350千克，设计寿命18个月。探测一号发射后，准确进入近地点555千米，远地点78051千米，倾角为28.5度的预定工作轨道。这是中国第一次发射高轨道卫星，也是世界上少有的高轨道卫星。
　　


　　2004年7月25日，“双星计划”的第二颗卫星——探测二号极轨星在太原卫星发射中心，用长征二号丙改火箭发射升空。发射30分钟后，卫星准确进入近地点681千米、远地点38278千米、倾角为90度的大椭圆轨道，围绕近地极区轨道运行。探测二号卫星质量为343千克，设计寿命1年，构型与探测一号卫星基本相同，为直径2.1米、高1.4米的圆柱形，但装载了功能不同的有效载荷，包括三分量磁通门磁强计、中性原子成像仪、电子和电流仪、高能电子探测器、高能质子探测器、重离子探测器、低频电磁波探测器和低能离子探测器。这样，探测一号和探测二号分别巡游于赤道和极地上空，相互配合，构成具有明显创新特色的星座式独立探测体系。它们在科学实验卫星技术上有许多突破，达到了国际同类卫星的技术水平。