重力回溯及内部结构实验室（Gravity Recovery and Interior Laboratory, GRAIL，或译为重力重建与内部结构实验室，或圣杯号）是美国NASA的发现任务中的月球探测任务。该任务将精确探测并绘制月球的重力场图以判断月球内部构造。使用的两个小型探测器 GRAIL A（Ebb）和 GRAIL B（Flow），已于2011年9月10日以德尔塔-2运载火箭最强力的型号 7920H-10 发射。两台探测器分别于2011年12月31日和2012年1月1日进入轨道。2012年12月13日，NASA表示，GRAIL太空船两具小型探测器之“1年任务”已完成。署方计划于美东时间12月17日促其撞毁于月表。

美国宇航局2007年12月11日发布一份新闻公报称，美国将实施一项新的探月项目，目标是探测月球的内部结构和演化历史。

新的探月项目全名为“重力恢复和内部实验室”，按英文单词首字母缩写简称为GRAIL。美国宇航局说，整个项目估计耗资3.75亿美元左右 ，探测器预计将于2011年发射升空，由宇航局下属的喷气推进实验室负责运行和管理。

公报介绍说，GRAIL项目将采用双子卫星探测器系统，两颗卫星与探测器脱离后将一前一后结伴在绕月轨道上飞行几个月，以“前所未有的 精细度”测量出月球的重力场。根据重力场信息，科学家可以从月壳到月核彻底分析月球，揭示月球表面之下的结构，并由此间接得出月球 内部的热量演化历史。

美国宇航局称，GRAIL项目的探测数据还将有助于回答长期以来有关月球的一些疑难问题，为科学家更好地理解地球以及太阳系中其他岩状 行星的形成提供新线索。

GRAIL项目的重力场测量技术源自此前美、德合作的“格雷斯”(GRACE，重力恢复和气候试验)双子地球卫星系统。美国宇航局负责科学探测 的副局长艾伦·斯特恩说，他们将用于地球探测的创新技术应用到月球探测领域，这只是第一步，将来还会尝试用于火星或其他行星的探测 。

根据美国的“新太空探索计划”，美国人2020年前将重返月球。此前美国宇航局已计划于2008年发射“月球勘测轨道飞行器”，该飞行器至 少绕月飞行一年。

GRAIL 的科学任务将进行 90 天。在科学任务（或延伸任务）结束后，预计将进行 5 天的除役期，之后探测器经过 40 天后会撞击月球表面。使用的重力场测绘技术相当类似于重力量测及气候监控卫星（Gravity Recovery and Climate Experiment, GRACE），而卫星本体设计则基于 XSS-11。

两台探测器的入轨日分别是2011年12月31日 (2011-12-31)（RAIL-A）和2012年1月1日 (2012-01-01)（GRAIL-B）。

不像阿波罗计划只花了三天就从地球到达月球，GRAIL 将花费三到四个月时间经由日-地L1拉格朗日点的低耗能转换轨道前往月球以减少所需燃料、保护仪器和确保两台探测船到达月球时能让速度下降够多以使环绕高度到达极低的 50 公里；以及两台隔24小时到达的探测器距离能保持在 175 到 225公里。飞行计划中如此严格的公差使得误差修正的空间相当小，造成发射窗口时间只有一秒，且一天只有两次。

GRAIL 计划的主持人是麻省理工学院的玛丽亚·祖柏（Maria Zuber）。该任务团队中的专家与工程师也包含了前 NASA 太空人萨莉·莱德，她将进行对大众推广该任务。喷气推进实验室负责操作该任务。直到2011年8月5日，该任务已花费4.96亿美金。

该计划探测器GRAIL A和GRAIL B在发射后，NASA向全美国小学生公开征求命名，总共有来自美国45个州和波多黎各、华盛顿特区900个班级的小学生参与，最后由蒙大拿州博兹曼市一个小学四年级学生建议的Ebb和Flow获选。

每个探测船都可和地球或另一个探测船之间互相传送与接收讯息。借着量测两个探测船之间的距离变化可得知月球重力场和地质结构。月球重力场将会以前所未有的精确度测绘。

主要目的

绘制月球外壳和岩石圈构造图。

了解月球的不对称热演化。

确认月球表面撞击坑的结构和质量瘤由来

确认月球外壳角砾岩和岩浆作用造成的短时间演变

确认月球内部深处结构

确认月球内核的最大体积

该任务资料接收状态将持续 90 天，之后将花费 12 个月进行资料分析。分析结果将在收集开始后30天公布。所获得的知识将可帮助了解类地行星的演化历史

Ka波段测距组件 (Ka band ranging assembly, KBR)

电波科学指标 (Radio science beacon, RSB)

Moon Knowledge Acquired by Middle school students (MoonKam)。每个 MoonKAM system （两台探测器各一个）包含一个数位视讯控制器和四个照相机镜头

以下时间都是EDT (UTC-4).

GRAIL 于 2011-09-10 09:08:52 成功发射，先前有四次因为天气因素推迟发射。

GRAIL 任务的两台小探测器已于2011年9月10日发射。GRAIL 经由日-地L1 拉格朗日点的低耗能转换轨道前往月球以减少所需燃料、保护仪器和确保两台探测船到达月球时能让速度下降够多以使环绕高度到达极低的 50 公里；以及两台隔24小时到达的探测器距离能保持在 175 到 225公里。GRAIL-A于2011年12月31日 (2011-12-31) 入轨，GRAIL-B于2012年1月1日 (2012-01-01) 入轨。

2012年12月17日太平洋标准时间下午2点28分(北京时间18日3时28分)，美国宇航局两颗环绕月球轨道运行的探测器——“埃布”号和“弗洛”号将在科学家的控制下坠落月球，最后撞击北极的一座月球山。这两颗探测器用于帮助科学家进一步了解月球的内部结构及构成。

由于所处轨道较低加之燃料不足，“埃布”号和“弗洛”号重力回溯及内部结构实验室(以下简称GRAIL)探测器无法进行进一步的科学考察任务，促使科学家决定进行撞月。

“埃布”号和“弗洛”号将要撞击的月球山位于“古尔德施密特”陨坑。1月1日以来，这两颗探测器便以编队飞行的方式环绕月球。它们的名字是在一场征集名字比赛中获胜的来自于蒙大纳州波兹曼的小学生所取。“埃布”号将首先撞月，具体时间为太平洋标准时间下午2点28分零40秒，“弗洛”号将在大约20秒后撞月。两颗探测器撞击月表时的速度将达到每小时3760英里(约合每秒1.7公里)。由于撞击区处在阴暗区，科学家无法获取撞击影像。

在撞月前，“埃布”号和“弗洛”号将进行一项实验，也是它们的最后一项实验。它们将启动主发动机，直到耗尽燃料，以确定油箱内剩余燃料数量。这将帮助宇航局工程师创建燃料消耗电脑模型，提高预测未来任务所需燃料数量的准确度。

由于“埃布”号和“弗洛”号的剩余燃料量仍是一个未知数，任务导航人员和工程师决定让两颗探测器耗光燃料，让探测器在几小时内逐渐坠落，直至撞击目标。

启动主发动机将改变“埃布”号和“弗洛”号的轨道，确保撞击按计划进行。勒赫曼表示：“这是一种非常独特的任务结束方式，需要进行全面而细致的任务规划和导航。我们在实施这项任务时面临一系列挑战，也取得很多成就。在我认识的人里，还没有一个人参与过撞击月球山的任务。这是我们的第一次。”

GRAIL任务由宇航局位于华盛顿的科学任务理事会委托喷气推进实验室负责。这项任务是宇航局马歇尔太空飞行中心的“探索计划”一部分。“埃布”号和“弗洛”号探测器由洛克希德-马丁公司太空系统部门制造。喷气推进实验室隶属于加州理工学院。

GRAIL服役期间，这两颗探测器绘制了迄今为止分辨率最高的月球引力场地图，允许科学家进一步了解地球以及太阳系内的其他多岩行星如何形成和演化。

2012年在3月至5月的探月任务黄金期，“埃布”号和“弗洛”号收集了大量数据。环绕月球飞行时，它们距月表的平均高度为34英里(约合55公里)。8月30日，它们开始降低轨道高度，降至14英里(约合23公里)。有时候，它们距离月表最高地貌的高度只有区区几英里。