Начинается фильм «Москва-Кассиопея«, снятый для кинотеатров, ещё до рассказа основной истории. Некий исполняющий особые обязанности сообщает о документальности истории и её происхождении в будущем, не особо распространяясь о деталях. После таинственной экспозиции начинается сам фильм: талантливый школьник Виктор Середа ведёт доклад о проекте космического полёта к ближайшей звезде Шедар при помощи спроектированного им космического корабля-звездолёта на антиматерии с магнитным удержанием активной массы — ЗАРЯ (Звездолёт Аннигиляционный Релятивистский Ядерный). Академики, слушавшие доклад, впечатлены талантливо составленным и вполне правдоподобным проектом — единственное, их смущает продолжительность полёта сроком в 27 лет до звезды и 27 лет обратно. Середа указывает, что экипаж можно набрать из школьников, чтобы они по пути получили образование и прибыли на место в зрелом возрасте. Варвара Кутейщикова на том же докладе прерывает Середу заявлением, что человечеству следует заняться проблемами экологии и сохранением вымирающих видов. Виктору также передают загадочную записку, в которой кто-то из девочек обещал полететь с ним в полёт, длительностью на всю жизнь. Авторство записки остаётся тайной, доклад срывается выходкой Лобанова, запустившего водяную ракету как демонстрацию своей идеи водородного двигателя.
Для проекта стартует набор лиц не старше 14 лет, Середа вместе с приятелем Козелковым спешат в Калугу, но опаздывают: отбор уже прошёл. Решив обратиться к академику Филатову, ведущему этот проект, сталкиваются с загадочным исполняющим особые обязанности: тот снимает с Середы очки и прикосновением возвращает тому зрение в норму, делая пригодным к полёту, после чего загадочно исчезает. Друзья оказываются в Академии наук, где потрясённые схемами устройства удержания антивещества академики усаживают их за один общий стол. После набирается экипаж: три мальчика и три девочки. Ещё одним мальчиком в экипаже становится Миша Копаныгин, способный запомнить десять страниц текста с одного прочтения. В женский состав выбирают Варю Кутейщикову, Юлю Сорокину — подругу Кутейщиковой — и Катю Панфёрову, начинающего археолога, влюблённую в Копаныгина — по представлению загадочного исполняющего… Продолжение картины «Москва-Кассиопея» — фильм «Отроки во вселенной«.
