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Sagan hat SETI ein Denkmal gesetzt und schließlich einen Kontakt mit einer außerirdischen Zivilisation hergestellt, ohne dabei Antworten zu geben, selbst der Kontakt bleibt zweifelhaft. Wichtig scheinen ihm drei Aspekte in einer vom Kalten Krieg geprägten Welt zu sein:

- Die Zusammenarbeit von Wissenschaftern über Systemgrenzen hinweg
- Die Entschlüsselung von Botschaften außerirdischer Intelligenzen
- Das seelische Wohl und die Integrität des Einzelnen

Nach Entschlüsselung einer Botschaft vom 26 Lichtjahre entfernten Vega-System mit einer Bauanleitung zu einer Maschine, entscheidet sich die Weltgemeinschaft zur Verwirklichung des Projekts. An drei Orten wird die Maschine mit einem insgesamten Kostenaufwand von 2 Billionen USD gebaut, wobei letztlich nur die auf Hokkaido funktionsfähig ist (in den USA wird die Maschine bei einem Sabotageakt gesprengt, die in der Sowjetunion gebaute ist fehlerhaft). Die SETI-Protagonistin und Direktorin des Aruba-Radioteleskopsystems Eleanor (Ellie) Arroway reist am 31. Dezember 1999 mit vier weiteren Wissenschafterinnen und Wissenschaftern durch ein Wurmlochsystem für einen Tag ins Zentrum der Galaxie.

Dort angekommen, befinden sie sich in einer Klischeewelt auf einem tropischen Palmensandstrand, und werden von ihren geliebtesten Menschen kontaktiert, bei Ellie ist es ihr verstorbener Vater, und als Information erhalten sie, dass die ersten Fernsehübertragungen der Grund für die Kontaktaufnahme waren (die erste war Hitler bei der Eröffnung der olympischen Sommerspiele 1936), dass es viele Zivilisationen und eine intergalaktische Kooperation gibt, dass aggressive Zivilisationen alleine gelassen werden, da sie sich in der Regel selbst zerstören, dass das Wurmlochtunnelsystem von einer verschollenen intergalaktischen Zivilisation errichtet wurde und es nur genutzt und betreut wird, dass nach Cygnus A zur Umstrukturierung des Universums Unmengen an Materie beschafft wird, dass der Weg von der Erde nur von ihnen und nicht von den Menschen geöffnet werden kann und dass sie selbst eine Botschaft des Erschaffers des Universums in einer transzendenten Zahl suchen. Damit werden die fünf nach einem Tag wieder zur Erde geschickt.

Für die Menschen auf der Erde hat sich die Maschine nicht wegbewegt und nach 20 Minuten steigen die Fünf beglückt aus dem Transportmittel wieder aus. Niemand glaubt ihnen, dass sie im Zentrum der Galaxie waren, alle Aufnahmen eines Videorekorders sind gelöscht. Einzig ein paar Körner Sand werden im Fahrgastraum gefunden. Die Regierungsvertreter vermuten einen Betrug durch die Radioastronomen, die selbst die Botschaft mit Hilfe eines reichen Tycoons aus dem All auf die Erde gesendet haben und den Satelliten nach Beginn der Maschinenaktivierung abgeschaltet haben (die Botschaft von der Vega endet just in diesem Augenblick).

Der Sicherheitschef der US-Streitkräfte formuliert die Bedenken gegenüber Ellie sehr flaps:
"So the Nigerian is visited by his wife, the Indian by her dead husband, the Russian by his cute granddaughter, the Chinese by some Mongol warlord --" "Qin was not a Mongol--" "-- and you, for crissake, you get visited by your dearly departed father, who tells you that he and his friends have been busy rebuilding the universe."
Ellie kann in Arcebo weiterarbeiten und geht mit Hilfe neuer Programme Strukturen in transzendenten Zahlen nach und findet schließlich in Pi eine Zahlenreihe, welche binär ausgedruckt einen Kreis darstellt. Für sie nicht nur der Beweis, dass die Informationen richtig waren und damit die Reise stattgefunden hat, sondern auch eine Nachricht eines intelligenten Schöpfers.

Damit schließt sich der Kreis der langen Diskussionen mit einem der Wissenschaft gegenüber nicht ablehnend gegenüber stehenden und ihr Glauben schenkenden charismatischen Priester, der sein Gotteserlebnis während seines Todes, aus dem er zurückgeholt wurde, erfahren hat.

Die private Nebengeschichte von Ellie ist, dass ihr geliebter Vater in jungen Jahren stirbt und ihr Stiefvater sie nicht ihren mathematischen Leidenschaften nachgehen lässt und auch ihre Überzeugungen lächerlich macht (zum Beispiel ihre Kontakte zu alternativen Studenten der Anti-Vietnamszene). In einem von ihrer Mutter nach ihrem Tod überreichten Brief erfährt sie, dass ihr Stiefvater ihr leiblicher Vater sei, was wiederum sie auch beruflich verunsichert, da sie nicht mal in der Lage sei, persönliche Realitäten zu entschlüsseln.

Skurril die Geschichte des Tycoons Sol Hadden, der Teile der Maschine mitfinanziert und baut. Reich wurde er durch einen Kontext-Chip, der als Werbeblocker für Fernsehsendungen reißenden Absatz fand. Weiters brachte er auch einen Predigerblocker und einen Regierungsverlautbarungsblocker auf den Markt. Er lässt sich vor Aktivierung der Maschine auf einer privaten Raumstation nieder (Schwerelosigkeit soll die Wahrscheinlichkeit, an Krebs zu erkranken, senken) und katapultiert sich auf einer Reise über den Jupiter in den interstellaren Raum, wo er sich einfrieren lässt, um in ferner Zukunft von irgendeiner Zivilisation wieder zum Leben erweckt zu werden.

Politisch ist der Roman geprägt von der Hoffnung auf Zusammenarbeit der Menschen und der Reduktion der angehäuften Atomwaffen.