两颗卫星进入同一轨道
2002年3月17日，重力反演和气候实验（Gravity Recovery and Climate Experiment，GRACE）的两颗卫星由俄罗斯“轰鸣号”运载火箭从普列谢茨克发射场送入近极地轨道。这是美国国家航空航天局（NASA）与德国航空航天中心（DLR）的合作任务，目标是反复测绘地球重力场，通过其变化研究水、冰及其他物质的重新分布。
发射当日的正式通报记载，起飞后约八十六分钟，两颗卫星在非洲上空与末级分离，进入约五百公里高的轨道，德国韦尔海姆地面站随后收到信号。此前三月的新闻资料包仍把3月16日列为预定发射日；实际升空发生在17日。卫星入轨后还要逐步建立编队、校准载荷和验证数据。
分工建造与地面运行
项目由得克萨斯大学奥斯汀分校空间研究中心的拜伦·塔普利（Byron Tapley）担任首席研究员，德国地球科学研究中心的克里斯托夫·赖格伯（Christoph Reigber）任共同首席研究员。美国喷气推进实验室（JPL）负责项目管理和科学仪器系统，阿斯特里姆公司设计并建造卫星，空间系统／劳拉公司参与姿态控制设计和微波电子设备。卫星平台利用了此前“挑战性微型卫星有效载荷”（Challenging Minisatellite Payload，CHAMP）的设计经验。
运行中心设在德国上普法芬霍芬，由德国航天运行中心监控航天器状态和执行指令，韦尔海姆、诺伊施特雷利茨等地面设施参与跟踪与数据接收。科学处理则由得克萨斯大学空间研究中心、JPL和德国地球科学研究中心共同承担，分工进行校准、重力场求解、产品核验、分发与归档。
测距离变化，再求重力场
GRACE把两个航天器共同用作测量系统。它们沿同一轨道前后飞行，名义间距约二百二十公里；当地球不同区域的引力依次影响两颗卫星，星间距离和相对速度就会产生细微变化。互相发送的K与Ka波段微波提供测距信息，全球定位系统接收机给出卫星位置与时间基准，星敏感器确定姿态。
距离变化还受到空气阻力等非引力作用影响，因此每颗卫星搭载高精度加速度计，帮助在处理时分离这些因素。地面团队再结合轨道动力学及背景模型，求出重力场，据此研究大尺度的物质分布。持续的校准、建模与不同月份比较，构成这项任务取得科学结果的过程。
从调试数据建立重力模型
2004年，塔普利等研究人员发表早期成果，介绍GGM01S模型。它使用从2002年4月至11月间筛选的一百一十一天数据。研究人员把实际星间距离变化率与计算轨道的预测值比较，同时估计轨道初始条件及仪器偏差，求出描述地球重力场的系数。
这一模型仅使用GRACE数据；另一个GGM01C模型再合并既有地面与海上重力资料。论文以其他卫星轨道、测地资料以及不同数据子集检验结果，认为长、中波长重力场明显优于此前模型。作者给出的约二厘米数值，是截取到七十阶、七十次后的全球大地水准面均方根误差估计，描述重力基准面的高度误差。
参考：[3]
比较大型流域的储水变化
同年，约翰·瓦尔（John Wahr）、肖恩·斯文森（Sean Swenson）、维克托·兹洛特尼基（Victor Zlotnicki）和伊莎贝拉·韦利科尼亚（Isabella Velicogna）分析了十一组约三十天尺度的重力场解。这些解来自2002年至2003年间若干不连续时段。研究把月际重力差异换算为地表附近的质量变化，并用大范围平滑抑制噪声，以等效水厚表示储水量变化。
他们考察密西西比河流域、亚马孙河流域及汇入孟加拉湾的两个主要水系。密西西比和孟加拉湾区域的季节变化与所比较的水文模型较吻合，亚马孙区域则出现模型振幅偏小、变化相位偏早的差异。论文在一千公里高斯平滑半径下，估计月尺度等效水厚的全球平均误差上限约为一点五厘米。这个结果针对大区域综合储水信号，流域估计还须考虑邻近地区信号渗入的误差。
参考：[4]
长期观测与任务终止
GRACE原计划工作五年，实际科学观测延续超过十五年。后继任务的2018年正式资料回顾记载，原GRACE科学任务在2017年10月结束；GRACE-B于同年12月再入大气层，GRACE-A则在2018年3月再入。停止科学工作和两颗卫星离轨并非同一天。
任务留下了可重复处理的测量与重力场记录。2004年的成果已经呈现两种用途：一是改进全球重力基准，二是比较不同月份的大尺度质量分布。前者需要与独立测地资料检验，后者依赖连续积累、误差处理及水文和海洋模型的比较。