1940 год. Оглушительный вой ракет и лавина огня. На полигоне под Москвой испытывают реактивные минометы, будущие знаменитые «Катюши». Сергею Лыкову только 22 года, но талантливый молодой ученый уже работает в секретном НИИ-3. На полигоне Лыков одновременно занят работой и ухаживанием за красивой Лялей Канторович, по прозвищу Контора, лаборанткой химического отдела. Кроме того, он мечтает о полетах в космос и увлечен книгой Лангемака и Глушко «Ракеты, их устройство и применение», но Лангемак недавно расстрелян, а Глушко осужден за измену Родине. Лыков в их вину не верит, а Контора верит. В разгар свидания Лыкова и Конторы в комнату коммуналки являются сотрудники НКВД.
1940 год. Оглушительный вой ракет и лавина огня. На полигоне под Москвой испытывают реактивные минометы, будущие знаменитые «Катюши». Сергею Лыкову только 22 года, но талантливый молодой ученый уже работает в секретном НИИ-3. На полигоне Лыков одновременно занят работой и ухаживанием за красивой Лялей Канторович, по прозвищу Контора, лаборанткой химического отдела. Кроме того, он мечтает о полетах в космос и увлечен книгой Лангемака и Глушко «Ракеты, их устройство и применение», но Лангемак недавно расстрелян, а Глушко осужден за измену Родине. Лыков в их вину не верит, а Контора верит. В разгар свидания Лыкова и Конторы в комнату коммуналки являются сотрудники НКВД.
Перед отправкой в Америку Лыкова месяцами допрашивают в Баварии, в армейских бараках, там же, где отбирают и проверяют для работы в США ученых из команды фон Брауна. На допросах Лыков передает согласованную с Курбатовым техническую информацию, свидетельствующую о безнадежном отставании. Главными конструкторами, только что назначенными, чтоб это отставание преодолеть, он называет Гельмута Греттрупа и себя. Руководящий операцией «Скрепка» полковник Холгер Тофтой уже знает, что Греттруп, первый помощник фон Брауна, действительно перешел к русским, а для проверки претензий Лыкова сводит его с фон Брауном.
Генерал-майор Уильям Донован по прозвищу Бешеный Билл, работающий над созданием Управления стратегических служб — предшественника ЦРУ, главной целью своей жизни считает препятствие распространению коммунизма. После смерти Рузвельта, Донован в опале, Гувер, шеф ФБР, его ненавидит, а Трумэн, уверенный в своем всемогуществе, не понимает, что разведка сейчас нужна как никогда. Заброску нового агента в СССР Донован проводит в порядке личной инициативы. Так же, как делал это несколько лет назад Курбатов. И с той же целью — собирать материал о ракетных разработках. Лыкова он вызывает не на допрос, а чтоб предложить ему эту работу. Лыков, талантливый и хорошо знакомый с советскими реалиями инженер, подходит для этого задания идеально. Лыков пытается отказаться, ссылаясь на опасность того, что его, перебежчика, в России могут узнать, к тому же он необходим для работы фон Брауну. Его успокаивают. Внешность ему изменят и легенду создадут, а главное — его кандидатура была предложена именно фон Брауном.
Когда в Семипалатинске взрывают первую водородную бомбу, в 20 раз превосходящую атомную, Лыков отбывает уже третий лагерный год. Донесения от имени Лыкова, якобы полученные им от антисоветски настроенных знакомых ученых, продолжают идти из Москвы в ведомство Аллена Даллеса бесперебойно. Их тщательно готовит и шлет в США руководимая Фуджиевым группа контрразведчиков. Фон Браун может работать спокойно. Русские по-прежнему отстают. В ответных шифровках Лыкову передают личную благодарность за его важную и опасную работу от президента Эйзенхауэра, нежный привет от фон Брауна и сообщают, что по возвращении в Штаты его ждет приятный сюрприз — наследство отца, весьма крупная, даже после уплаты налогов, сумма. Лыков об этом не знает. Переписывается с Америкой вовсе не Лыков, а подставной человек. Реальный же Лыков уже четвертый год возит на телеге кухонные отбросы.
В 1957 году, когда обогнавший фон Брауна Королев празднует запуск первого Спутника, Лыков, сидя в бане с Мальцевым, празднует поступление Зайца Капусткина на физфак МГУ. Спутник пищит по радио, Лыков напивается, а потом конвойный отводит его в лагерный барак. Походы на уроки в дом начальника кончаются, а впереди еще годы и годы заключения. Для Королева международный успех спутника означает растущее доверие к нему Хрущева и большие возможности подготовки первого космического полета человека. Для американской разведки Аллена Даллеса — это серьезный провал. Шедшие от Лыкова сообщения не давали повода предвидеть такой рывок.
Исчезает Лыков с помощью Зайца Капусткина. В первую ночь Зоя прячет Лыкова у себя в комнате, которую она снимает у старой знакомой отца. Знакомая эта — горничная Дуня из Пенемюнде, в те времена мелкая осведомительница НКВД, теперь — лифтерша в мидовском жилом доме, а по совместительству спекулянтка и колдунья, помогающая женам дипломатов реализовывать привезенные из-за границы вещи и предсказывающая им судьбу. Зоя покупает у нее шиньон для совершенно необходимой теперь в Москве высокой прически, короткую юбку с проволочным каркасом по низу, туфли Кларкс на шпильках и приворотное зелье.
Преследуемый Фуджиевым, потерявший доверие американцев, ненавидимый Лялей, презираемый своим сыном, один в незнакомой ему новой Москве, Лыков сохраняет верность своей юношеской мечте о Космосе, и, поскольку политические интриги грозят Королеву бедой, Лыков один, рискуя своей свободой и жизнью, пытается ему помочь.