星際旅程是一部六部曲紀錄片，由太空人隊長基斯卡西迪，準備披上太空衣完成最後一次出征任務展開旅程。是什麼任務？是一系列複雜的太空漫步計劃，去維修一個花了二十億元打造的科學實驗—阿爾法磁譜儀。正當基斯不能執行之際，他的意大利拍檔路卡帕米塔奴要頂上，訓練第一次上太空的太空總署太空人，德烈摩根。路卡及德烈率先抵達國際太空站，而團隊面臨巨大壓力，要依時成功研發維修工具。任何一位太空人都會告訴你這只是冰山一角的問題，當中必須靠一班工程師、飛行控制員及各方面的專家齊心合力才能順利完成任務。四次的阿爾法磁譜儀太空漫步高調地展開。與此同時，基斯被委派執行另一項任務，代表美國以指揮官的身份，連同其合作夥伴—歐洲太空總署、日本宇宙航空研究開發機構及加拿大太空總署，再一次回到國際太空站。出發前，基斯被分派到俄羅斯、日本及德國受訓，更在新型冠狀病毒來襲的情況下繼續工作。基斯在這次任務展開了太空飛行的新時代，除了見證太空探索技術公司的太空船發射飛行，更要執行一系列艙外活動，確保太空站能繼續運行。這系列的紀錄片，透過太空人基斯，紀錄了這個以穿梭機飛行的舊時代最後的模樣，並透露美國太空總署重返月球的部署，以及它新的商業拍檔，促使太空總署更快更深地探索宇宙。
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基斯卡西迪是位真正的美國英雄。在他上一個太空任務，他的隊友兼密友意大利太空人路卡帕米塔奴，因在太空漫步時頭盔漏水，險些溺斃。五年後，二人再次有機會重返國際太空站太空執行極其艱鉅的任務。他們連同美國太空總署的工程師們進行訓練，準備被稱為不可能的任務，四次危險的太空漫步。他們要維修一部用了二十億元打造的科學實驗設備。該設備有助於探測宇宙的起源，為讓人類能在不同星球上生活而舖路。正當基斯回到國際太空站的夢想快將實現，因為一些人事關係，他出發的日子被延遲了。失望的基斯要適應新的角色，協助訓練路卡及新人德烈去接手任務。
經過4年的工作，團隊開始第一次太空漫步。這些太空人為新發明的工具不斷作準備，最後依時完成。基斯經過一段時間的努力及耐性，終於接到新任務可以重回空。我們會遇見他俄羅斯的隊友，首次飛行的尼古拉及安德雷。回到在候斯頓，阿爾法磁譜儀團隊，他們準備進行第二次太空漫步。路卡要切除管線，預備安裝新的冷卻泵，一個基斯和路卡在模擬訓練中失敗的一環。第三次的太空漫步，成功安裝新的冷卻泵，令團隊十分鼓舞。現在要等最後一次太空漫步，為新裝置進行洩漏測試。眾人慶祝基斯可以從回太空，舉辦了一個派對，基斯籍此機會向大家宣報一個驚喜，他已俏俏跟佩姬登記結婚。
基斯在一連串的飛行前完成未完之事，準備2020年4月的發射。他和他的太太佩姬談論如果出現問題會怎樣及她會跟基斯在最後一站俄羅斯集合，準備在哈薩克發射。在基斯飛到日本之時，路卡和德烈展開最後一次及最重要的太空漫步。太空物理學及人類聚居的未來尚未有定論。基斯很想與團隊，他在日本一間酒吧，用手機觀看6小時的太空漫步直播。尚未有定論。基斯在日本一間酒吧，用手機觀看太空漫步。我們分別從基斯、候斯頓、歐洲核子研究組織、國際太空站及太空漫步之間穿插，得知動魄驚心的任務出錯了。我們暗中觀察團隊排解疑難。每個人都十分緊張，但最終冷靜的頭腦戰勝一切，路卡和德烈順利完成任務。
路卡返回地球並在德國與基斯重聚交換經驗，只有他們兩名太空人。基斯隨後前往俄羅斯，準備乘坐俄羅斯的「聯盟號」火箭上太空。自2011年以來，這一直是太空人前往太空的唯一途徑，但如果美國第一家商業太空飛行公司，太空探索技術公司，在基斯逗留期間成功派遣兩名太空人加入他的行列，情況可能會改變。基斯與他的新俄羅斯隊員建立了友誼，尤其是曾經被三次臨時取消太空任務的尼古拉。他們的友誼揭示了美國人與俄羅斯人通過太空計劃而建立的獨特關係。但是，在最後一刻，尼古拉的眼睛受傷令到他和他的拍檔不能加入基斯的團隊，最後被另外兩名俄羅斯宇航員取替。新型冠狀病毒的爆發進一步加劇了基斯任務的不確定性。隨著世界進入封鎖狀態，佩姬被迫在火箭發射前離開基斯，而基斯則在起飛前進入預設的隔離區。隨著他周邊的世界變得越來越不確定，基斯發射上太空。
基斯又回到太空! 基斯作為太空站上唯一的美國人，在接管指揮官一職前，與德烈在太空站上重疊了一週。單獨生活兩個月後，自稱自己是機械人的基斯也期待著同伴的來臨。他的好朋友，美國太空總署太空人鮑伯貝肯和道格赫利，成功駕駛首架太空探索技術公司的火箭上國際太空站。這次歡樂的重聚，同時見證著太空飛行的進步。隨著他們的到來，基斯可以進行他最喜歡的太空漫步。這幾位有經驗的太空人創下最快完成太空漫步的紀錄。
不論如何，這是基斯最後一次上太空。20年後，太空探索重點逐漸轉向在月球建立永久居住點。這正是美國太空總署所有同工正在努力的事。新手太空人傑里米漢森，指導下一批登月太空人，工程師夏菲柏格曼開始研發新的月球工具，而肯正開發一種新引擎，準備徹底改變太空旅行。然而基斯告別他最愛的太空生活，期待著與佩姬開展新生活。
德烈和路卡抵達國際太空站，而基斯留在地面完成太空漫步重要的計劃。基斯與地面團隊合作，但任務需用的工具及方法仍然無效，而時間無多了。肯要幫忙開發打造工具。在訓練中出現無法挽救的錯誤後，基斯反思自己在美國太空總署的未來。美國太空總署排除萬難，最後成功打造獨一無二的工具，及時送上火箭飛船，給路卡和德烈進行太空漫步。
