Para la misión conocida como GRAIL (por la sigla en inglés para Recuperación de Gravedad y Laboratorio Interior), ambas naves se lanzarán juntas en un solo cohete Delta II a las 08H37 del jueves (12H37 GMT), cuando se abre la ventana de lanzamiento.
Los investigadores esperan que GRAIL responda algunas de las incógnitas sobre el lado oscuro de la Luna, que los humanos nunca exploraron, y también que aporte datos sobre cómo se formaron otros planetas rocosos como la Tierra, Venus, Marte y Mercurio.
"GRAIL es una misión que estudiará el interior de la Luna desde la corteza hacia el centro", dijo Maria Zuber, investigadora principal del proyecto de 500 millones de dólares.
La misión integra el programa Discovery de la NASA, que ya lanzó 10 naves desde 1992 para estudiar el sistema solar.
Zuber señaló que la Luna ha sido tempranamente estudiada, desde los albores de la era espacial en 1959, con un total de 109 misiones de varios tipos.
Doce personas pisaron la superficie lunar y 382 kilos de rocas y muestras del suelo fueron traídas a la Tierra para ser estudiadas.
Además, tres satélites científicos están actualmente orbitando la Luna, recordó.
"Teniendo en cuenta toda esta actividad, ¿sabemos todo lo que nos gustaría saber sobre la Luna? En pocas palabras, la respuesta es no", admitió.
Los científicos creen que la Luna se formó cuando un objeto del tamaño de un planeta se estrelló en la Tierra, arrojando una cantidad de material que eventualmente se convirtió en lo que ahora se reconoce como el desolado satélite terrestre.
Sin embargo, el mes pasado, un estudio publicado en la revista Nature planteó nuevas preguntas sobre los orígenes de la Luna.
Un nuevo análisis de los isótopos de plomo y neodimio, hallados en muestras de rocas de magma, mostró que la Luna tiene 4.360 millones de años, lo cual significa que es hasta 200 millones de años más joven de lo que se creía.
El estudio sugirió que las cortezas más antiguas de la Tierra y de la Luna se formaron más o menos al mismo tiempo, justo después de la enorme colisión.
"La extraordinaria juventud de esta muestra lunar significa que, o bien la Luna se solidificó mucho más tarde que lo estimado anteriormente, o tenemos que cambiar nuestra visión de la historia geoquímica de la Luna", dijo Richard Carlson de la Institución Carnegie para la Ciencia.
Según lo previsto, los satélites gemelos GRAIL viajarán a la Luna por más de tres meses: una de las naves entrará en la órbita lunar en la víspera de Año Nuevo y la segunda, el día de Año Nuevo.
Una vez allí, ambas naves se alinearán y "esencialmente se perseguirán la una a la otra en una órbita polar mientras la Luna rota lentamente debajo de ellas", dijo Zuber.
Las dos se ubicarán a unos 55 kilómetros sobre la superficie lunar, con la distancia entre ellas de 60 a 225 kilómetros.
El dúo logrará el principal objetivo de su misión: entender cómo es el interior de la Luna mediante la realización de una serie de mediciones del campo gravitatorio de baja altitud usando un instrumento conocido como Ka-band.
La misión en sí misma es relativamente breve, de sólo 90 días una vez que las dos naves se pongan en órbita.
Unos 40 días después de terminar su trabajo, el dúo se dirigirá a la superficie lunar, dijo la NASA. Se espera que el análisis científico continúe por un año.
El mes pasado, la NASA lanzó la sonda espacial Juno, que funciona con energía solar y costó más de 1.000 millones de dólares, en un viaje de cinco años para investigar la composición de Júpiter.
Después de GRAIL, la agencia espacial estadounidense planea enviar en noviembre su Mars Science Laboratory (MSL), en un viaje de casi dos años al planeta rojo.