No verão de 1980, Joan Goodwin, professora de Astrofísica, inicia o seu treino de astronauta no Centro Espacial Johnson, em Houston, juntamente com um grupo excecional de outros candidatos: o piloto naval Hank Redmond, os especialistas de missão John Griffin e Lydia Danes, a afável Donna Fitzgerald e a magnética e misteriosa engenheira aeronáutica Vanessa Ford.
À medida que os novos astronautas se preparam para os seus primeiros voos, Joan descobre uma paixão e um amor que nunca imaginara, o que a leva a começar a pôr em causa tudo aquilo em que acredita acerca do seu lugar no Universo.
Até que, em dezembro de 1984, durante a missão STS-LR9, tudo muda numa questão de segundos.