Die beiden GRAIL-Satelliten befinden sich seit Anfang des Jahres 2012 in einer Mondumlaufbahn und sollen im Formationsflug das unregelmäßige Schwerefeld des Mondes mit hoher Präzision erkunden. Das Akronym GRAIL steht für Gravity Recovery and Interior Laboratory. Nun übermittelte einer der Satelliten erste Bilder aus der Mondumlaufbahn. Derzeit umlaufen die beiden Satelliten den Mond noch in vorläufigen elliptischen Bahnen. Sie werden bis März nach und nach durch Steuermanöver in eine gemeinsame kreisförmige Bahn in 55 Kilometer Höhe eintreten und mit einem Formationsflug beginnen.

Ab dem 8. März werden die beiden Satelliten in einem Abstand von 175 bis 225 Kilometern zueinander fliegen und diesen ständig auf wenige Millimeter genau messen. Zudem bestimmen die Satelliten den Abstand zur Mondoberfläche mit gleicher Präzision. Zieht dann eine Unregelmäßigkeit des lunaren Schwerefelds eine der Sonden näher an die Oberfläche, erzeugt das eine messbare Veränderung des Abstands zwischen beiden Sonden. Fliegen die Zwillinge in einem tiefer gelegenen Orbit und nah beieinander, sind sie besonders empfindlich für regionale Veränderungen des Schwerefelds durch einzelne Krater oder Berge. Wenn Abstand und Flughöhe zunehmen, können die GRAIL-Sonden globale Effekte besser studieren, die durch tiefer im Mond gelegene Strukturen verursacht werden. Nach und nach ergibt sich so eine exakte Beschreibung des im Vergleich zum irdischen sehr inhomogenen lunaren Schwerefelds. Diese ist wichtig für Präzisionsanflüge künftiger Raumsonden oder gar bemannter Missionen auf eng begrenzte Zielgebiete. Manche dieser wissenschaftlich interessanten Regionen weisen Durchmesser von nur wenigen hundert Metern auf, so dass eine anfliegende Sonde durch die unregelmäßige Mondschwerkraft leicht von seiner Anflugbahn abgelenkt werden und so ihr Zielgebiet verfehlen könnte.

Die Primärmission von GRAIL ist auf eine Messdauer von 82 Tagen limitiert, sie endet am 4. Juni 2012. Dann befinden sich die beiden Sonden, die kürzlich die Namen "Ebbe" und "Flut" erhielten, in nur noch 20 Kilometer Höhe über der Mondoberfläche. Sie würden ohne weitere Steuermanöver wegen der von der Erde mitverursachten Gezeitenkräfte bald auf der Mondoberfläche zerschellen.

Da die Vermessung des lunaren Schwerefelds eine abstrakte Augabe ist, die sich der allgemeinen Öffentlichkeit nur schwer vermitteln lässt, stattete die NASA die beiden Sonden mit je vier einfachen Farbkameras aus, die Bilder der Mondoberfläche aufnehmen und zur Erde funken. Sie laufen unter der Bezeichnung MoonKAM Moon Knowledge Acquired by Middle school students. Die Zielgruppe sind hier Schüler der Mittelstufe, sie dürfen interaktiv mitentscheiden, welche Mondregionen von den beiden GRAIL-Sonden aufgenommen werden. Das Projekt dient somit der Förderung potenzieller Nachwuchsastronomen. Das beigestellte Bild entstand am 19. Januar 2012 und zeigt ein Gebiet der Mondrückseite nahe des Südpols. Nahe der Bildmitte zur Schattengrenze hin ist der 149 Kilometer große Einschlagkrater Drygalski zu sehen, der einen gut ausgeprägten Zentralberg besitzt.