La version suivante de ce livre a été utilisée pour créer ce guide d’étude : Weir, Andy. Projet Je vous salue Marie. New York: Livres Ballantine, 2021.
Au début du roman, Ryland Grace, professeur de sciences au collège, se réveille sur un vaisseau spatial appelé Hail Mary sans se souvenir de qui il est ni pourquoi il est là. Dans le dortoir du navire se trouvent également les cadavres de ses coéquipiers, les astronautes Commandant Yáo Li-Jie et Olesya Ilyukhina. Alors qu’il commence à explorer le navire, deux souvenirs l’aident à s’orienter. Dans l’un, il voit un e-mail sur une ligne rouge qui a été observée par des astronomes dans le système solaire. Dans un autre, un ami lui dit que cette ligne, appelée la ligne Petrova du nom de son découvreur, va faire baisser le soleil au cours des prochaines années, au point qu’il pourrait y avoir une ère glaciaire. Ryland se rend compte que ce doit être son travail de résoudre ce problème.
Dans un autre flashback, Ryland reçoit la visite dans sa classe d’une femme nommée Eva Stratt. Elle lui dit qu’elle est membre de l’Agence spatiale européenne chargée de résoudre le problème de la ligne Petrova et qu’elle souhaite que Ryland examine une forme de vie extraterrestre qui a été ramenée de l’espace par une mission appelée Arclight. Elle a choisi Ryland parce qu’il a écrit un jour un article controversé affirmant que la vie n’a pas besoin d’eau. Cet article a fait perdre à Ryland son emploi à l’université où il travaillait avant de devenir enseignant au premier cycle du secondaire. Ryland se rend au laboratoire de Stratt et examine la forme de vie, qu’ils appellent Astrophage parce qu’elle « existe sur un régime d’étoiles » (52). Il cherche à déterminer pourquoi les Astrophages, qui semblent posséder de grandes quantités d’énergie, se rendent sur Vénus. Leur trajectoire de vol vers Vénus provoque la ligne Petrova qui assombrit le soleil.
Dans le présent, Ryland explore le Hail Mary et découvre qu’il y a 20 000 kilogrammes d’Astrophage à bord. Il trouve également les porte-conteneurs du navire, appelés coléoptères, et détermine qu’ils sont censés renvoyer des informations sur Terre. Il se rend compte que cela signifie qu’il n’est pas censé retourner sur Terre et qu’il mourra dans l’espace. Dans un flashback, Ryland devient déterminé à résoudre le problème de l’astrophage afin que ses élèves n’aient pas à vivre une terrible catastrophe. Il découvre qu’Astrophage se rend sur Vénus à la recherche de dioxyde de carbone, dont ils ont besoin pour se reproduire. Lorsqu’il appelle Stratt pour lui dire cela, il est immédiatement récupéré par le personnel de l’US Air Force et emmené sur un porte-avions chinois au milieu de l’océan. Là, il a une réunion avec Stratt et des scientifiques et chefs d’État du monde entier. Ils travaillent tous sur une mission pour sauver le monde, qu’ils appellent Project Hail Mary, et Ryland en est maintenant membre. Ils expliquent qu’ils vont fabriquer un vaisseau spatial propulsé par Astrophage et envoyer des astronautes vers une étoile d’une autre galaxie appelée Tau Ceti, qui n’est pas affectée par Astrophage. C’est là que se trouve Ryland dans la chronologie actuelle.
Dans un autre flashback, Stratt dit à Ryland qu’elle essaie de décider si les astronautes doivent être mis dans le coma lors du voyage vers Tau Ceti pour éviter les conflits potentiels et les effets secondaires émotionnels d’une longue odyssée spatiale. Elle note qu’un groupe de recherche thaïlandais a découvert que certaines personnes possèdent un gène qui les rend résistantes aux effets secondaires potentiellement négatifs d’un coma, y compris la mort. Ryland suggère qu’ils choisissent des astronautes pour la mission spatiale qui ont le gène de résistance au coma. Dans le présent, Ryland voit un autre navire, clairement pas de la Terre, à l’extérieur du Hail Mary. Il l’appelle le Blip-A en raison de la façon dont il apparaît sur le radar du Hail Mary. Il pousse trois fois les moteurs du vaisseau et le Blip-A fait de même. Ensuite, une paire de bras robotiques attachés au Blip-A lance un objet cylindrique dans sa direction. Il enfile la combinaison d’activité extravéhiculaire (EVA) du navire et sort pour l’attraper.
Dans un flashback, Ryland et Stratt rencontrent un scientifique du nom de Dr Lokken, qui s’emploie à concevoir des équipements de laboratoire pour le Hail Mary. Dans le présent, Ryland ouvre le cylindre et trouve un modèle censé lui montrer d’où vient l’extraterrestre sur le Blip-A, un système que les scientifiques de la Terre appellent 40 Eridani, et que ce système est également affecté par Astrophage. L’extraterrestre du Blip-A relie son vaisseau au Hail Mary par un tunnel. Ryland entre dans le tunnel et voit l’extraterrestre, qui ressemble à « une araignée à gros cul » (174). Il y a un mur au centre du tunnel pour que Ryland puisse respirer de l’oxygène d’un côté et l’extraterrestre, que Ryland appelle Rocky pour son apparence escarpée, puisse respirer de l’ammoniac de l’autre côté. La planète natale de Rocky, que Ryland appelle Erid, a une atmosphère faite d’ammoniac. Le discours de Rocky semble musical à Ryland, et il décide d’utiliser un logiciel d’analyse des ondes sonores pour essayer de traduire ce qu’il dit. C’est efficace, et Ryland et Rocky discutent de leur problème mutuel d’astrophage.
Dans un flashback, Stratt et Ryland rendent visite à un scientifique de l’énergie, le Dr Redell, qui est dans une prison néo-zélandaise pour détournement de fonds. Redell dit qu’il serait possible d’enrichir des quantités massives d’Astrophage pour alimenter l’Ave Maria en recouvrant le désert du Sahara de panneaux noirs qui absorberont la lumière du soleil. Redell rejoint le projet Je vous salue Marie. Dans le présent, Rocky dit à Ryland que tous ses coéquipiers sont tombés malades et sont morts. Dans un flashback, Stratt demande à un climatologue nommé Dr Leclerc de comprendre comment prévenir une ère glaciaire en libérant une grande quantité de gaz à effet de serre dans l’atmosphère terrestre. Ils accomplissent cela en faisant exploser les glaciers de l’Antarctique avec des bombes à fusion. Ryland est testé pour le gène de résistance au coma. Dans le présent, Rocky fabrique une bulle pleine d’ammoniac dans laquelle il peut se déplacer pour pouvoir entrer dans l’Ave Maria.
Rocky dit à Ryland qu’il lui donnera suffisamment de carburant Astrophage pour lui permettre de retourner sur Terre. Dans un flash-back, Ryland rencontre les astronautes choisis pour la mission spatiale, dont les spécialistes des sciences, Annie Shapiro et Martin DuBois, qu’il formera. DuBois mentionne que Ryland possède le gène de résistance au coma. Dans le présent, Ryland et Rocky décident de prélever un échantillon de l’atmosphère d’une planète proche de Tau Ceti, qu’ils appellent Adrian. Ryland doit quitter le navire pour récupérer l’échantillon, une mission périlleuse qu’il accomplit avec courage. Mais alors qu’ils tentent de s’envoler hors de l’atmosphère d’Adrian, ils découvrent qu’un trou a été creusé dans la coque du Hail Mary. Cela provoque une augmentation rapide de la gravité du navire. Ryland est ballotté dans la salle de contrôle et coincé par une chaise. Rocky quitte la sécurité de sa bulle et retire la chaise de Ryland, puis s’effondre. Ryland parvient à mettre Rocky en sécurité dans son sas rempli d’ammoniac avant de s’évanouir également. Une journée passe et Ryland récupère, mais Rocky reste immobile dans le sas. Enfin, Rocky se réveille.
Dans un flashback, Ryland vit dans une caravane près de l’installation de lancement de Baïkonour quelques jours avant le lancement du Hail Mary. Une explosion se produit dans le centre de recherche voisin, tuant DuBois et Shapiro. Stratt dit à Ryland qu’il doit rejoindre la mission spatiale, car il n’a pas le temps de former un autre astronaute. Dans le présent, Rocky et Ryland examinent l’échantillon de l’atmosphère d’Adrian et découvrent qu’il contient un prédateur astrophage, que Ryland appelle Taumoeba. Ryland cherche à élever une version du Taumoeba qui survivra sur Vénus et son équivalent près d’Erid, une planète qu’il appelle Threeworld. Il présume que le Taumoeba pourrait manger l’Astrophage et limiter l’assombrissement du soleil et de l’étoile équivalente dans la galaxie d’Erid. Les lumières s’éteignent et Ryland se rend compte que les générateurs du Hail Mary sont tombés en panne. Ryland et Rocky découvrent que Taumoeba s’est infiltré dans les réservoirs de carburant et qu’ils consomment l’Astrophage. Ils retournent au Blip-A pour obtenir plus de carburant. Dans un flashback, Stratt dit à Ryland qu’il doit rejoindre la mission et qu’elle le droguera et le forcera si elle le doit.
Dans le présent, Ryland s’en souvient et se rend compte qu’il n’est pas le héros qu’il pensait être. Il se rend également compte que son approvisionnement en nourriture est très limité, puisque l’Ave Maria n’était pas destiné à revenir sur Terre. Il élève avec succès Taumoeba qui peut survivre sur Vénus et Threeworld. Ryland donne Rocky Taumoeba à ramener à Erid et les deux se séparent. Dans un flash-back, Ryland est dans une cellule de prison à Baïkonour et il reçoit la visite de Stratt, qui lui dit qu’elle le force à participer à la mission car c’est le seul moyen de sauver le monde.
Dans le présent, Ryland se rend compte que certains Taumoeba se sont échappés des réservoirs dans lesquels ils étaient détenus. Il pense que la même chose a dû se produire sur le Blip-A. Si Rocky ne s’en rend pas compte, le Taumoeba mangera tout le carburant de l’Astrophage. Ryland choisit de retourner au Blip-A et de sauver Rocky, même si cela signifie qu’il n’aura pas assez de nourriture pour revenir sur Terre. Il sauve Rocky et les deux apportent le Hail Mary à Erid. Ryland renvoie l’un des coléoptères sur Terre, contenant le Taumoeba qui peut survivre sur Vénus.
Dans le dernier chapitre, Ryland vit sur Erid dans un dôme construit pour lui par des scientifiques d’Eridian, où ils ont reproduit l’atmosphère terrestre. Rocky dit à Ryland que le soleil a retrouvé son ancienne luminosité – il a sauvé la Terre. Il demande à Ryland s’il envisage de rentrer chez lui et Ryland dit qu’il n’est pas sûr. Ryland donne un cours de sciences aux enfants d’Eridian.