Gravity Recovery and Interior Laboratory (GRAIL) est une mission spatiale américaine du programme Discovery qui doit réaliser en 2011 un relevé très détaillé du champ de gravité de la Lune pour déterminer sa structure interne. GRAIL est constitué de 2 sondes spatiales lancées simultanément par une fusée Delta qui doivent être placées en orbite autour de la Lune. Ces sondes construites par Lockheed Martin sous la maitrise d'ouvrage du JPL (NASA) sont dérivées du satellite XSS 11. La partie scientifique est placée sous la direction du Massachusetts Institute of Technology.
Ces sondes reprenent le principe de fonctionnement des satellites GRACE : elles tournent autour de la Lune sur la même orbite et mesurent à l'aide d'ondes électromagnétiques émises sur la bande KA leur écartement. Les données résultantes permettent de détecter avec une grande précision les irrégularités du champ de gravité lunaire (écart allant jusqu'à 0,5% de la gravité normale sur la Lune). Ces variations sont dues à la présence de réplétions (zones ayant une densité plus importante) sous les mers lunaires.
Les objectifs principaux de la mission sont :
Les objectifs secondaires sont
Les deux petites sondes de 200 kg chacune doivent être mises à poste sur une orbite quasi circulaire à une altitude de 50 km après un transfert Terre-Lune de 3 mois et demi transitant par le point de Lagrange L1 de manière à limiter la dépense énergétique. Il est prévu que la mission dure 90 jours. Les sondes doivent par la suite s'écraser sur la Lune.