1960년, 세계를 양분하는 두 대국의 우주 개발 경쟁이 격화되고 있는 가운데, 우주비행사를 꿈꾸는 청년 레프 레프스는 어느 날 극비 임무를 명령받았다. 그것은 인류 최초의 유인 우주 비행을 하기 전에 실험체로서 흡혈귀를 우주에 보내는 계획 '노스페라투 계획'을 위해, 이리나 루미네스크라는 소녀를 비행사로 훈련시키는 것이었다. 흡혈귀는 '저주받은 종족'이라며 백안시되며 공포의 대상인 존재. 불안감을 품으면서도 레프는 그녀가 있는 감방으로 향했는데.

이리나의 훈련이 시작되었다. 이리나는 타고난 신체 능력과 지기 싫어하는 성격으로 어려운 훈련들을 해나갔다. 혐오스러운 시선을 받더라도 이에 굴하지 않고 노력하는 그녀의 모습에 레프는 내심 놀랐다. 하지만 주위의 시선은 차가웠고, 이리나도 자신의 마음을 좀처럼 열려고 하지 않았다. 그래도 어찌어찌 훈련은 순조롭게 이루어지는 듯했지만 이리나에게서 치명적인 단점이 발견되었다. 그것은 바로 그녀에게 고소공포증이 있었다는 것이었는데.

훈련이 시작된 지 10일. 거의 모든 분야에서 이리나는 우수한 성적을 거뒀지만, 고소공포증 탓에 우주비행사에게 필수인 낙하산 강하 훈련만은 마음처럼 되지 않았다. 만약 이리나가 좌절하기라도 하면, 이미 너무 많은 비밀을 알아버린 그녀는 국가에 의해 처분될 상황이라 어떻게 해서든 고소공포증을 극복해 내야만 했다. 높은 곳을 두려워하는 동물적인 본능을 밤하늘의 아름다운 이미지로 덮어씌울 수 있다면 공포감도 사라질 터. 레프는 이에 한 가지 계획을 제안해 이리나를 야간비행에 데리고 갔는데.

이리나의 발사일이 12월 12일로 결정되었다. 남은 훈련 기간은 3주. 기일이 점점 다가오는 가운데 이리나와 레프는 마을로 기분 전환을 하러 나왔다. 이리나에게 있어서 밤의 길거리는 새로운 것들 투성이였고, 레프와 함께 간 재즈바에서 수유나무를 담근 술을 시음하고 술에 취해버리고 말았다. 그날 밤, 호수에서 스케이트를 즐겁게 탄 이리나는 레프에게 자신의 과거와 흡혈귀들 사이에 전해 내려오는 전설을 말해주었다. 모든 것을 알게 된 레프는 이리나의 마음에 응답하고자 반드시 그녀를 우주로 데려다주기로 맹세했는데.

발사까지 앞으로 14일. 이리나가 무향저압실에서 고독 훈련에 들어간 가운데 레프는 기존의 후보생들과 같이 훈련하게 되었다. 그 무렵, 상그라드에서 게르기예프의 대리로서 정부 고위 관료 류드밀라가 시찰을 나왔다. 그녀는 훈련 시찰을 부랴부랴 끝내고는, 노스페라투 계획의 실험체인 이리나의 근황에 흥미를 느껴 레프와 함께 그 훈련을 흥미롭게 지켜보았다. 그리고 이리나는 드디어 단독으로 강하 훈련에 임하게 되었는데.

훈련 중 파르스누이 6호의 사고 현장을 목격하고 말아서 그 충격에 자신도 실험동물들과 같은 결말을 맞이하는 악몽을 꾸게 된 이리나. 밥도 먹지 못하다가 결국에는 훈련 중에 쓰러지고 말았다. 흡혈귀인 그녀를 회복시킬 방법은 단 하나. 그것은 인간의 피를 마시게 하는 것이었고, 레프는 몸져누운 이리나를 위해 자신의 피를 내주어 그녀의 회복을 꾀했다. 발사까지 며칠을 앞두고 무사히 회복된 이리나는 훈련에 다시 임했지만, 원심가속기 훈련에서 예상치 못한 사고가 발생했는데.

드디어 로켓 발사 당일. 레프만이 자리에 없는 가운데 준비는 착착 진행되고 있었다. 비행 중에는 이리나는 콜사인인 '리코리스'로 불리게 되며, 기밀 유지를 위해 우주에서의 상황도 요리 레시피를 읊는 것으로 전해야만 했다. 이리나를 태운 로켓 발사는 성공하여 관제실에 이리나가 레시피를 읊는 통신 내용이 들어왔다. 통신이 예정대로 끝나는 듯했으나, 이리나는 거기에 더해 수유나무 열매를 담가 만든 나스또이카 이야기도 꺼냈다. 그것은 이리나가 레프에게 남몰래 보내는 메시지였는데.

수많은 고난을 넘어선 끝에 이리나는 우주에서 무사히 귀환했다. 하지만 그 첫 번째 위업이 사람들에게 알려지는 일은 없었다. 오히려 비밀을 너무 많이 알아버린 실험체가 되어 국가 상층부가 그 처우를 검토하는 신세가 되고 말았다. 한편, 레프는 명령에 따라 이리나의 감시 역할을 그만두고, 보결에서 벗어나 우주비행사 후보생으로 복귀했다. 이제부터는 졸업식을 앞두고 혹독한 훈련에 열중할 수밖에 없었다. 그렇게 함께 우주를 꿈꾼 두 사람의 길은 갖가지 생각으로 조금씩 틀어지기 시작했는데.

레프는 '메치타 셰스티(꿈의 여섯 명)'에 선발되어 미하일과 로자와 함께 제1호 우주비행사를 두고 경쟁하게 되었다. 매일같이 가혹한 훈련이 이어지는 가운데, 상공에서 낙하산 강하 중에 기절하고만 로자를 레프가 목숨을 걸고 구조하게 되었다. 한편, 국가 상층부에서는 이리나의 처우를 두고 계속 이야기가 오가고 있었다. 그런 가운데 아냐와 함께 거리에 나온 이리나를 폭주하는 자동차가 칠뻔한 사건이 발생했고, 자신이 폐기 처분 당한다는 생각에 이리나의 가슴속에 죽음에 대한 공포가 깊게 새겨졌는데.

1961년 4월 12일. 드디어 발사의 때가 다가왔다. 수많은 사람들의 염원을 등에 지고 레프는 인류 역사상 최초의 우주비행사로서 우주로 날아갔다. 이리나가 열어젖힌, 우주를 향해 나아가는 길을 따라서. 대기권을 벗어난 레프의 눈에 들어온 풍경은, 예전에 그녀가 레프에게 묘사했던 대로였는데.

인류 최초의 위업을 달성한 레프. 수도의 대광장에서 열리는 그의 개선식에 수많은 사람들이 몰려들었다. 그 행사에서 영웅이 된 레프는 전 세계를 향해 역사상 최초의 우주비행사로서 인사를 올렸다. 한편 이리나는 아냐의 도움으로 병원에서 탈출해 레프와 만나기 위해 대광장으로 걸음을 재촉했다. 그런데 레프의 인사말은 정부의 검열 탓에 그저 국가에 대한 예찬으로 가득했고, 이리나는 역사에서 말소되어 언급되지 않았다. 이것이 진정 레프가 원하던 결말인 것인가. 그것을 들은 이리나는 무엇을 생각하는가. 함께 우주를 꿈꿨던 두 사람의 미래는 과연.