Durante el verano de 1980, la profesora de Astrofísica Joan Goodwin comienza a formarse para ser astronauta en el Centro Espacial Johnson de Houston junto con un grupo de compañeros excepcional: Hank Redmond, piloto de Top Gun; John Griffin y Lydia Danes, especialistas de la misión; la bondadosa Donna Fitzgerald; y Vanessa Ford, una magnética y misteriosa ingeniera aeronáutica. Mientras los nuevos astronautas se preparan para sus primeros vuelos, Joan halla un amor y una pasión que nunca había imaginado, y comienza a cuestionarse todo cuanto creía saber sobre su lugar en el universo observable.