Het onderzoek begint rond de jaarwisseling. Op oudjaarsavond komt de satelliet Grail-A in een baan rond de maan, tweelingbroer Grail-B volgt een dag later. De beide satellieten zijn zo groot als een wasmachine en hebben in totaal bijna 400 miljoen euro gekost. Ze werden in september gelanceerd.

Wat onder de oppervlakte zit, moet duidelijk maken hoe de maan ooit is ontstaan. Dat is nog steeds een mysterie, ondanks 109 eerdere missies. Eén theorie is dat de aarde miljarden jaren geleden in botsing is gekomen met een andere planeet. De brokstukken zouden zijn samengeklonterd tot de maan. Een andere mogelijkheid is dat de aarde ooit twee manen had, die één zouden zijn geworden.

Om de sporen van dat verleden te vinden, zullen Grail-A en Grail-B de komende maanden rond de maan draaien. De een vliegt bijna 200 kilometer achter de ander. Tijdens de rondjes voelen de satellieten de aantrekkingskracht, die van plek tot plek verschilt. Als de sondes over zware metalen vliegen, is er veel zwaartekracht. Dat zorgt ervoor dat de satellieten iets versnellen. Boven lichtere grondstoffen worden de sondes juist afgeremd.

Door het verschil in aantrekkingskracht, hoe klein ook, wordt het gat tussen Grail-A en Grail-B af en toe iets groter of juist iets kleiner. Sensoren aan boord houden de afstand nauwkeurig bij. De meters zijn zo gevoelig, dat ze een verandering van een duizendste van een millimeter al registreren.

De metingen leveren een zwaartekrachtkaart op. Daarop ziet de maan er waarschijnlijk uit als een oliebol, met pieken en dalen. Met de kaart in de hand kunnen wetenschappers uitrekenen welke materialen er onder het maanoppervlak zitten.