O filme acompanha a trajetória de dois cachorros que são enviados ao espaço através de um programa do governo russo. Belka e Strelka são submetidos a um intenso treinamento, junto com outros animais, a fim de prepará-los para a viagem. Com força de vontade e solidariedade de alguns colegas, eles conseguem superar seus adversários e, finalmente, subir na cápsula Sputnik 5 acompanhados de quarenta ratos e um convidado especial.
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