Бельгия. Грэм Гульдман и его сын Джим переезжают на новое место. Отец трудится астрофизиком в обсерватории, он получил место на новом объекте. Мальчик сетует на то, что ему придется расстаться с друзьями, однако отец говорит, что в новой школе пареньку не придется скучать одному, он вскоре обзаведется компанией.
На следующий день Грэм привозит отпрыска в школу. Их приветствует директор заведения, господин Фламберг, он прекрасно знает, кто такой отец его нового ученика. Джима направляют в его класс. Однако мальчик перед этим заходит в туалет, запирается в кабинке, изучает свои записи. А в соседнюю кабинку заходит девочка, она волнуется, пытается успокоиться. Обитатель соседней кабинки роняет на пол ручку и тем самым выдает свое присутствие. Девица в испуге покидает туалет. Паренек видит только ее ноги в желтых гольфах и красных туфельках.
В учебном классе учительница физики мадмуазель Адамс рассказывает школьникам об атомном строении вещества. Директор приводит в класс девочку в желтых гольфах и красных туфельках. За происходящим в помещении с улицы наблюдает Джим, который устроился на дереве и вооружился биноклем. Фламберг напоминает ребятам, что Эмма Новак раньше училась вместе с ними, но она путешествовала вместе с родителями, а сейчас вернулась в родные места. Директор просит одноклассников помочь барышне наверстать упущенное.
После ухода Фламберга окно класса открывается, в него забирается юный Гульдман. Адамс возмущена, она просит впредь заходить в класс через двери. После урока она просит остаться Эмму и Джима. Она сообщает им, что в школе намечается проведение конкурса на лучший научно-исследовательский проект. Адамс предлагает мальчику и девочке объединить усилия. Все остальные ученики уже объединились в команды.
Эмма приходит к напарнику в гости, чтобы обсудить перспективы проекта. Она предлагает изучать поведение хомячка. Сын астрофизика тут же бракует такую приземленную идею. Он показывает приятельнице документальный фильм про Джо Киттенджера, который в 1960 году совершил на своем аэростате подъем на высоту свыше 30 тысяч метров на границу космического пространства. Потом отважный исследователь совершил прыжок с парашютом. Скорость его падения на поверхность Земли составляла 988 километров в час. Эмма утверждает, что им не потянуть такой сложный и опасный проект. Но напарник обманывает девицу, предложив от их имени учительнице не проект с хомячком, а презентацию полета на аэростате.
Паренек по секрету рассказывает своей подружке, что его родитель собирается полететь в космос. Экспедиция должна состояться через несколько лет. Грэм станет шестым астрофизиком, полетевшим в космос.
Юные аэронавты находят заброшенный сарай, где приступают к изготовлению летательного аппарата. Им удается раздобыть гелий, они испытывают устройство катапульты, имитирующей прыжок с парашютом, проводят испытания холодом (на большой высоте очень низкие температуры). Во время одного из экспериментов Эмма, надышавшись гелием, попадает в больницу.
Грэм отказывается от идеи отправиться в космос, он говорит, что после смерти жены (она умерла два года назад) не может рисковать так, чтобы сын остался круглым сиротой.
Родители запрещают ребятам дальнейшие испытания аэростата, однако те решили не сдаваться. Они тайком от взрослых продолжают эксперименты.
Наступает день проведения конкурса. Родители обнаруживают сарай, где трудились над аэростатом их дети, но те успели ускользнуть и подняться в небо.
Взрослым удается уговорить детей спуститься на землю.
