Joan Goodwin é obcecada pelo Universo desde que se entende por gente. Atenciosa e reservada, ela está satisfeita com a vida de professora universitária e como tia de Frances, sua sobrinha precoce. Isso até se deparar com um anúncio da Nasa à procura de mulheres cientistas interessadas em integrar o primeiro projeto do programa Ônibus Espacial. De repente, tudo o que Joan mais quer é ser uma das poucas pessoas a ir para o espaço.

Selecionada entre milhares de candidatas, Joan inicia o treinamento no Centro Espacial Johnson, em Houston, no verão de 1980 junto a um grupo excepcional: o piloto de caças Hank Redmond e o cientista John Griffin; a especialista de missão Lydia Danes, nem sempre a mais agradável; a calorosa Donna Fitzgerald, que navega nos próprios segredos; e Vanessa Ford, a misteriosa e encantadora engenheira aeronáutica capaz de fazer qualquer nave voar.

E então, em dezembro de 1984, durante a missão STS-LR9, tudo muda num piscar de olhos. Enquanto os astronautas aprofundam os laços de amizade e se preparam para os primeiros voos, Joan descobre uma paixão e um amor que nunca imaginou viver. Com um novo mundo diante de si, ela passa a questionar tudo o que sabe sobre seu lugar no universo.