Als Testplattform für verschiedene miniaturisierte Ausrüstungen und zu zugleich als angewandte Forschungsmission konzipiert, entwickelte sich das Deep Space Program Science Experiment (DSPSE) der Ballistic Missile Defense Organization (BMDO), bekannter als Clementine, zu einem unerwarteten Erfolg. Ursprünglich sollte Clementine primär der Erprobung verschiedener Sensoren für das SDIO Programm dienen. Verschiedene Organisationen der US Teilstreitkräfte arbeiteten bei der Ausrüstung der Sonde mit der zivilen NASA zusammen. Der Bus der Sonde kam vom Naval Research Laboratory in Washington, während Sensoren, Lagekontrollsysteme und die Software aus dem Lawrence Livermore National Laboratory stammten. Der Start von Clementine auf einen erdnahen Orbit erfolgte am 25.01.1994 mit einer USAF Titan-23G von der Vandenberg AFB. Nach einigen Erdorbits verließ die Sonde am 03.02.1994 mittels ihres Star-​37FM Triebwerks die Erdumlaufbahn. Es folgten mehrere komplexe Bahnmanöver, so zwei fly-by’s an der Erde (05.02.1994 und 15.02.1994), bevor am 19.02.1994 mit einer weiteren Triebwerkszündung der Einschuß in einen Mondorbit gelang. Zwei Monate lang kartierte die Sonde nun systematisch die Mondoberfläche. Zur Bildübertragung wurde ein vom französischen CNES bereitgestelltes Bildkompressionssystem genutzt. Am 05.05.1994 verließ die bis dahin sehr erfolgreiche Sonde den Mondorbit, um als neues Ziel den Asteroiden „Geographos“ anzusteuern. Auf dem Weg zu ihm waren mehrere fly-by’s an Erde und Mond geplant. Der Asteroid sollte am 31.08.1994 erreicht werden. Doch am 07.05.1994 kam es zu einer Fehlfunktion in einem der Bordcomputer, die dazu führte, daß eines der Manövertriebwerke zündete und brannte, bis der gesamte Treibstoff verbraucht war. Clementine rotierte nun mit 80 min^–1  ohne jede Möglichkeit, dem entgegenzuwirken. An diesem Punkt war die Mission gescheitert. Dennoch konnten bis zum Juni 1994 noch eine Reihe technologischer Daten gewonnen werden. Der Verlust der bis dahin so erfolgreichen Sonde wurde rückblickend auch auf die extrem aggressive Entwicklung innerhalb von nur 22 Monaten zurückgeführt, die mit geringen Kosten, aber auch minimalen Tests speziell der komplexen Software einhergegangen war.
Eine Besonderheit dieser Mission war der ISA (Inter Stage Adapter) mit dem Star-​37FM Triebwerk. Für diese Mission war die spin-​stabilisierte Stufe im Bereich des Stufenadapters mit Solarzellen belegt worden. Diese versorgten ein eigenes kleines Wissenschaftspaket mit Energie. Das DSPSE-​ISA (Deep Space Program Science Experiment — Inter Stage Adapter) war mit drei kleinen wissenschaftlichen Experimenten zu Strahlungsmessungen, analog zu denen auf Clementine, ausgerüstet, unternahm aber auch Studien zum Strahlungseinfluß auf elektronische Komponenten.