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星月・フェラーリは見知らぬ誰かに追われていた。同じ頃、彼女の二人の姉、神月と葉月も知らない男たちに襲われる。理由に心当たりのない三姉妹だったが、状況を重く見た警察は護衛のためフェラーリ家にやってくる。そこにあらわれた思いがけない訪問者とは…？

星月がシシーニョ達を撃退し安堵したのも束の間、警察は突然銃を出し連行、家族を留置場に収容する。警察から逃れた星月は、目の前に現れたガリレオマニアのアンナに事の真相を聞き、家族を助ける決心をするのだった。

国際指名手配の汚名を着せられ、星月の作った飛行艇ガリレオ号（アンナが勝手に命名）で逃避の旅をする事になった三姉妹とアンナ。星月の才能にコンプレックスを持つ神月はそれがイヤでたまらない。ギクシャクした空気が流れる中、突如現れるアザ・アイアン。メシェのリーダー、ロベルトがガリレオテゾロを奪いに来たのだ。掴まれるガリレオ号。強い握力で機体はミシミシと音を立て、恐怖に神月は震え上がる。

食料も、替えの下着もない。神月の怒りもあって雰囲気は最悪だ。その状況を打破し、ガリレオの書いた「月のスケッチ」を見つけるためにドイツにやってきた星月たち。変装して買い物をするが、ブラックガニメデ団に見つかってしまう。

オランダの寒村で三姉妹達は窃盗団「ブルーホーク」と出会った。星月はメンバーの少年・テオと意気投合する。テオは仲間の少女・カレンの誕生日プレゼントに望遠鏡を自作しており、星月はその恋の行方を見守っていたのだが…。

葉月の薬を頂戴するために忍びこんだ病院。そこにはシシーニョとロベルトが対峙していた。交戦して相討ちになり不時着したのだ。激しいブリザードの中電力が切れ、わずかな自家発電のなか、建物に人々の不安が充満していく。

ガリレオテゾロは膨大なエネルギーだった。それは星月の持つ砂時計の中にある。三姉妹から奪うため、ロベルトはガリレオ号を捕まえる。三姉妹は必死に抵抗するが、本気を出したロベルトにとっては赤子も同然だった。

スケッチを探す旅を続ける三姉妹たち。次の目的地は日本。それぞれの気持ちは晴れないまま、京都の父の実家に顔を出す。祖父に迎えられ、束の間の安らぎを得た姉妹たち。星月は夏至生の作りかけの装置を完成させようとする。

５枚目のスケッチが指し示したのはリビアの砂漠。そこで６枚のスケッチが揃った。これを解読すれば、ガリレオテゾロが解明できる！そう思った瞬間、グランデロッソが敵襲を告げる。

テゾロの強力な力によって星月が飛ばされたのは1581年のイタリア。ガリレオ・ガリレイの飛ばす飛行機の上だった。翼を破壊し実験を中断させてしまった星月は、もとの場所に戻る可能性にかけるため、新たな飛行機をガリレオと一緒に設計することになる。

ガリレオの協力もあって元の世界に戻ることができた星月。そして、死地を脱したかに見えた三姉妹だったが、インターポールに捕まり、裁判にかけられてしまう。「ガリレオ裁判」だ。今までの破壊と逃走を罪として問われ、反論する事ができない三姉妹たちに最後の危機が訪れる！