人类殖民星球遭到外星人库克托尼亚人的袭击，守护驻军被消灭，留下 13 名儿童。故事讲述他们乘坐地球军事训练舰“Janus”号，与使用名为“Roundburnians”的人形武器的外星人作战，以拯救被外星人俘虏的家人和朋友。故事根据儒勒·凡尔纳的小说《两年假期》（男生称之为“两年假期”）改编。宇宙版《少年的假期》的构思是在《机动战士高达》的企划过程中产生的，但随着《高达》走向了不同的方向，本作是以此为主题的新动画，因此富野由悠季的名字被冠以“原作作者”之名。
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木之幡米拉（高柳知叶 配音）曾经和一个男孩许下了“寻找小行星”的约定，随着时间的而流失，虽然米拉和这个男孩早已经没有了任何的联系，但这个约定却依然被铭记在米拉的心间。为了完成约定，升上高中的米拉加入了学校的天文社，哪知道为了节省社团经费，天文社竟然于今年同地质社合并，变成了地学社。个性老实，沉默寡言，甚至有些害羞的真中苍（山口爱 配音）、虽然身为学姐，但却异常柔弱的猪濑舞（指出球亚 配音）、常常因为过于认真的性格而被别人误以为在生气的樱井美景（东山奈央 配音）、性格大大咧咧，总是活在自己的世界里的森野真理（上坂堇 配音），对于天空的热爱将这些个性迥异的女孩联结到了一起。
