Основная история разворачивается на космическом корабле и перемежается воспоминаниями. Это краткое изложение элементов истории, представленных в том порядке, в котором они появляются.
В 2032 году Райленд Грейс выходит из искусственной комы на межзвездном космическом корабле. Поначалу страдающий амнезией, Грейс узнает, что он единственный выживший из экипажа из трех человек, находящийся на космическом корабле в световых годах от Земли.
Грейс вспоминает, что он учитель естествознания в американской средней школе и бывший молекулярный биолог. Много лет назад ученые наблюдали инфракрасную линию, названную "линией Петрова", которая тянется от Солнца к Венере.
Они обнаруживают микроорганизм, названный "астрофаг", который размножается на поверхности Солнца, заставляя его тускнеть, и предсказывают, что это вызовет катастрофическое глобальное похолодание в течение тридцати лет;
Правительственный агент Ева Стратт нанимает Грейс и других ученых для его изучения.
Грейс обнаруживает, что астрофаги - это одноклеточные организмы, непроницаемые для электромагнитного излучения. Астрофаги размножаются на Венере, питаясь атмосферой планеты, содержащей углекислый газ, и энергией Солнца.
Линия Петрова образуется за счет выбросов астрофагов, перемещающихся между Солнцем и Венерой. Их излучение может быть использовано для создания невероятно эффективного, но опасного двигателя космического корабля.
Астрофаги заразили другие звезды в окрестностях Солнечной системы Земли; Стратт рассказывает о проекте „Аве Мария“, международной попытке отправить команду для расследования к Тау Кита, единственной ближайшей незатуманенной звезде.
Это самоубийственная миссия; космический корабль "Радуйся, Мария" может перевозить астрофагов только в количестве, достаточном для полета в один конец, но результаты исследований экипажа будут отправлены обратно на Землю с помощью зондов.
В настоящем, когда "Грейс" приближается к Тау Кита, инопланетный космический корабль пристыковывается к "Аве Мария". Он сделан из твердого ксенона, который "Грейс" называет "ксенонитом".
Пилот корабля - похожий на скалу пятиногий инопланетянин с планеты в системе 40 Эридана А; Грейс называет инопланетянина "Рокки". Он приходит к выводу, что эридиане "видят" с помощью эхолокации, и создает систему машинного перевода,
чтобы интерпретировать речь Рокки, похожую на музыкальные аккорды. Рокки - инженер-механик, а также единственный выживший в миссии по остановке астрофага. Ни один из них не может выжить в атмосфере другого, поэтому Рокки входит в "Аве Мария",
используя маленький герметичный шар из ксенонита в качестве скафандра.
Следуя линии Петрова Тау Кита, Грейс и Рокки обнаруживают, что на планете Тау Кита e, которую Грейс называет "Адриан", обитает организм ("Таумеба"), который охотится на астрофагов, контролируя их популяцию. Узнав, что Грейс не может вернуться домой,
Рокки предлагает достаточное количество астрофага для дозаправки "Радуйся, Мария". Во время сбора организма из верхних слоев атмосферы Адриана утечка топлива вызывает неконтролируемое вращение, в результате которого Грейс теряет сознание.
Рокки разрывает свой скафандр и спасает Грейс, но сам серьезно ранен. Пока Рокки выздоравливает в спячке, Грейс учится селекционно разводить таумеб, чтобы выжить в атмосфере Венеры. Рокки приходит в себя, и двое друзей отправляются на свои родные планеты.
Во флэшбэке из-за несчастного случая с астрофагом погибает ученый, готовившийся к путешествию на борту „Аве Мария“, и его дублер. Не имея времени подготовить замену, Стратт просит Грейс занять его место. Когда тот отказывается,
Стратт накачивает его наркотиками и насильно отправляет на борт.
По пути на Землю Грейс обнаруживает, что организмы эволюционировали, чтобы проходить через свои ксенонитовые контейнеры, и питаются астрофагическим топливом "Аве Мария".
Грейс устраняет неполадку на своем корабле, но понимает, что корабль Рокки полностью сделан из ксенонита, что позволяет Таумебе потреблять все его топливо, сажая его на мель и обрекая на гибель его мир.
Грейс предпочитает спасти Рокки и эридиан, а не возвращаться домой, отправляя Таумебу и его исследования на Землю с помощью зондов.
Стратт получает зонды, позволяющие человечеству остановить астрофагов. Грейс живет в искусственном биодоме на планете эридианцев. Рокки сообщает ему, что эридианские ученые закончили подготовку "Проект „Аве Мария" к возвращению на Землю.
Грейс обдумывает, возвращаться ли ей на Землю или нет. Размышляя над этой новостью, Грейс начинает очередной день обучения эридианских детей естественным наукам.
