本片中的主要角色之一是15岁的片濑志麻，一个性格开朗随和的少女，虽然有些迷糊，略带天然呆，但她的可爱与坚韧并存。她拥有令人惊叹的编程天赋，然而在实际操作飞船方面却显得力不从心。她的完美主义倾向让她时常顾此失彼，但通过不断努力，她最终成为了一名少有的优秀学生。志麻的情感丰富，不开心时，她的表情几乎都能让人察觉。
音山光太是志麻的同学兼男友，作为男主角，他虽然有些自我，但实际上是位优等生。他一直隐藏自己的实力，直到剧情深入才揭开谜团。起初可能是出于不想麻烦或出风头的考虑，但他的全能表现，特别是全科成绩都是C，令人惊讶。他总是耐心地支持志麻，是她的坚实后盾，这也让他在故事中占据了重要位置。
阿丽莎·格兰诺斯是志麻的好友和室友，她活泼开朗，善于交朋友，与志麻的友谊源于志麻早期的某些特质让她想起了自己的妹妹。藤原弥生是志麻的同学，作为大姐姐般的存在，她提供着建设性的建议，她曾是宇宙校园的本科二年级生，有着不为人知的过去，与四巨头之一的町田初佳有关。
柏山晶则是志麻的同学，虽然行事严谨，有时给人阴郁的印象，但内心善良。最后要提的是，品学兼优的四巨头之一的肯特、町田初佳、娜吉玛、笙人律夫，他们是宇宙学园的精英，对志麻等人提供了许多帮助，展示了他们的领导力和影响力。
公元2176年，位于太阳系附近的恒星多鲁突然发生爆炸，巨大的能量使附近的宇宙空间充满了大量电磁波。太阳系也受到了波及，严重的电磁辐射使地球的自然环境发生了巨大的变化，变得不再适合于人类的生存。于是，人类开始了一场异常浩大的移民工程。180 年后，到了公元2356年，人类在地球、火星、土星、木星等各行星上都建立了巨大的宇宙基地，而为了在这些宇宙基地间建立有效的联络，在各行星之间还建立了许多太空站。在其中的一座空间站上有一座名叫“星之路”的宇宙学院，这座学院的任务就是培养有能力完成特殊任务的少年宇航员。