Строго говоря, GRACE определяли расстояние друг относительно друга не лазером, а микроволновым лучом. Непосредственно измерялась скорость движения спутников друг относительно друга, точность до 1 мкм/с. Но это только часть сложной системы определения координат и скоростей спутников. Вообще, их положение определяется с сантиметровой точностью с помощью GPS. Это довольно сложная система, потому что в простейшем виде GPS не позволяет достичь такой точности. Приемники передают на Землю не только сигнал, который обычно использую приемники (code phase), но и фазу несущей (carrier phase), для десяти-двенадцати GPS спутников одновременно. Потом, когда через несколько дней становятся доступными точные положения GPS спутников (немедленно они недоступны, потому что засекречены по военным соображениям), данные обрабатываются и получаются точные положения GRACE несколько дней назад. Это все проверяется по результатам лазерной локации с Земли.
Меряли они именно фазу, и для сигналов GPS, и для микроволнового сигнала KBR, связывающего спутники, причем меряли (в обоих случаях) на двух разных частотах - чувствительность метода достаточно велика, чтобы ионосферная плазма между спутниками сказывалась на измерениях. Поскольку коэффициент преломения плазмы для разных частот различен, измерения на двух разных частотах дают возможность скомпенсировать ошибку. Под словами "измеряли фазу" понимается буквальное измерение фазы, то есть, что конечный результат выглядит в духе: в момент времени /столько-то наносекунд от начала отсчета/ фаза составляет /столько-то точка столько-то циклов, считая от первого/. То есть, колебания попросту отсчитываются, по ним определяется и доплеровский эффект - циклы получаются более или менее "растянутыми".
Это сложная система, которая основана на нескольких независящих друг от друга методах, основанных на разных физических принципах. Там, например, еще и акселерометр есть, для определения сопротивления атмосферы и других негравитационных сил.
Если речь идет о "нормальном" эфирном ветре, который сносит свет в сторону и который искали Майкельсон и Морли, то найти его можно и менее экзотическими способами. В первую очередь эфирный ветер влияет не на движение спутников, а на движение электромагнитных волн. До спутников GPS, например, 10000 км в среднем, и они находятся с разных сторон, и этот самый ветер должен быть очень хитрым, чтобы умудрится никак не влиять на их сигнал, при всей точности аппаратуры, которая за ним следит.