La mission comprend deux engins spatiaux identiques qui tourneront en orbite autour de la Terre en tandem. Les satellites devraient décoller de la base aérienne de Vandenberg en Californie au sommet d'une fusée SpaceX Falcon 9 le 22 mai à 19h47 GMT. Selon des responsables de la NASA, après avoir déployé les satellites GRACE-FO à 490 kilomètres au-dessus de la Terre, la Falcon 9 livrera cinq satellites de communications Iridium Next sur une orbite légèrement plus haute.

GRACE-FO est une mission de suivi de la mission originale de GRACE, qui a cartographié le champ de gravité de la Terre de 2002 à 2017. Les deux missions sont des projets conjoints entre la NASA et le Centre allemand de recherche géoscientifique de Potsdam. Après que la première mission de GRACE ait fonctionné bien au-delà de sa durée de vie prévue de cinq ans, les batteries de l'engin spatial ont finalement succombé du fait de leur âge, et la mission a pris fin. Avec deux nouvelles versions améliorées de la sonde spatiale GRACE, les chercheurs seront bientôt en mesure de reprendre là où ils s'étaient arrêtés.

L'une des découvertes les plus significatives a été la mesure dans laquelle la fonte des calottes glaciaires de la Terre a contribué à l'élévation du niveau de la mer. Au fur et à mesure que la glace fond, que l'eau devienne une partie de l'océan ou qu'elle s'infiltre dans le sol, elle change la répartition de la masse sur notre planète. Et quand la distribution de masse de la Terre change, son champ de gravité change aussi. En mesurant ces changements, les missions GRACE peuvent suivre le cycle de l'eau de la Terre et comment les changements climatiques affectent les océans, les glaciers, la glace de mer, les eaux souterraines et même l'humidité dans l'atmosphère.

Pour détecter ces changements gravitationnels, le vaisseau spatial jumeau volera à environ 220 km et enverra des signaux micro-ondes d'avant en arrière. Quand ils passeront au-dessus d'une région où la gravité augmente ou diminue, la distance entre les deux vaisseaux spatiaux changera légèrement, permettant aux satellites de cartographier le champ gravitationnel de la Terre. En d'autres termes, GRACE-FO va cartographier les mouvements de l'eau de la Terre « en mesurant réellement le poids de l'eau ». Bien que les deux engins spatiaux GRACE-FO soient très similaires à ceux utilisés lors de la précédente mission GRACE, ils porteront une nouvelle pièce d'équipement, un interféromètre expérimental à télémétrie laser. Si cette nouvelle technologie fonctionne comme prévu, elle pourrait fournir des mesures jusqu'à 10 fois plus précises que les mesures par micro-ondes, ont indiqué les responsables de la NASA.