1961年，国际航空航天联盟已经在月球上建起了太空聚居地。生存环境的进一步恶化要求人类尽快将火星探测计划提上日程。 由于航天计划阻力重重，预算一减再减，刚轮岗结束、返回地球的“宇航员夫人”埃尔玛·约克，不得不重新担起导航计算师的责任。 成为火星远征先锋队的一员、经历为期三年的航程，或使埃尔玛失去生育能力。但在丈夫的支持与包容下，埃尔玛坚定地踏上了理想的道路。航程中危机重重、险象环生；宇航员们坚韧不拔、化险为夷，最终成功抵达目的地，并在火星上建起了人类首个火星聚居地——“布拉德伯里”基地。