“海事急务督办署”如同一个被强行激活的精密齿轮，在西郊旧官仓内发出艰涩却坚定的运转声。来自东南的危机压力，将这里变成了一个摒除空谈、只求实效的奇特存在。徐光启坐镇，以首辅之尊行督办之实，所有奏报文移皆以“督办署”名义直通内阁、兵部，绕开了许多不必要的衙门周折。
核心的攻坚，落在宋应星与汤若望肩上。那间专门辟出的“船炮研析房”内，日夜灯火通明。墙壁上挂满了孙传庭提供的简陋夷船草图、汤若望凭记忆补充绘制的盖伦船结构示意图，以及宋应星从自己笔记和紧急搜集来的民间图谱中摘出的各类中式海船图样。地上摊开着那几块扭曲的夷船炮弹残骸，旁边是各种测量工具和宋应星自制的一些用于测试铁质硬度的简陋撞锤、刮板。
宋应星几乎吃住在署内，眼窝深陷，胡茬杂乱，却精神亢奋。他一手炭笔，一手直尺，在巨大的宣纸上不断涂改、勾勒。汤若望则负责提供泰西船舶的比例、结构知识，并用他带来的简易象限仪、比例尺等工具，帮助宋应星将模糊的描述转化为尽可能精确的尺寸和角度。
“汤先生，你看此处，”宋应星指着草图上夷船那高耸的船尾楼，“孙将军言其‘利于架设尾炮，控扼后方’，且观其形，似也能兜风助力？与我朝舰船平尾迥异。”
汤若望点头，用生硬的官话解释：“确有此效。其尾楼，彼称‘艉楼’，可置炮，亦为船长室，且其弧形能改善尾部水流，于顺风时略有助益。然建造颇费木料工艺。”
“费工费料无妨，先求其理！”宋应星目光灼灼，“还有这船底形状，似更圆钝，与我福船尖底不同，可有说法？”
“圆底，于深海巨浪中更稳，载货更多，但转向不如尖底灵便。”汤若望尽力描述，“且其船壳木板拼接，多用‘鱼鳞式’或‘平接式’，以巨钉、铁箍相连，极为坚固。”
两人就这样一点一滴地拼凑、讨论、质疑、修正。宋应星不完全相信汤若望，他更相信实物和反复推算。他让工匠按比例制作了多个不同船型的简易木模，在署内临时挖出的浅水池中测试其浮力、稳性。对于火炮，他更是执着，将那炮弹残骸切片、煅烧、锤击，与工部提供的官铁样本反复对比，又拉着“火器协办处”的同伴，一起琢磨那可能的“螺旋膛线”该如何刻画，对炮管铁质又有何特殊要求。
进展缓慢而艰难，错误百出。第一个按推测比例制作的夷船模型在测试中严重倾覆；对新式炮管铁质的第一次冶炼尝试得到的是满是气孔的废铁。每次失败，都意味着时间与有限经费的消耗，也意味着署外那些冷眼旁观者心中更添一分嘲讽。
但徐光启不为所动。他定期巡视研析房，只看数据，不问困难，只要求“记录所有失败之因，以为后戒”。他甚至从皇帝赏赐的私财中，拨出一部分，用于额外购买试验所需的珍贵木料和精铁。
与此同时，孙传庭负责的“靖海”行动也在紧张部署。他以督办署名义发出的公文，得到了东南几位本就对海防忧心忡忡的实干派将领的积极响应。在徐光启争取到的专项赏功银激励下，一次针对某股最为嚣张、与此次冲突直接相关的海寇的联合清剿迅速展开。战斗过程依旧艰苦，官军战船老旧，海寇狡猾凶悍，但凭借优势兵力和孙传庭协调下的几路合围，最终取得了一场斩获颇丰的胜利，击沉、俘获海寇船只十余艘，擒斩头目数人。
捷报传回，徐光启立刻以督办署名义，将捷报与请求褒奖有功将士的奏章一同呈送御前，并特意强调，此战得力于江南新增税银的及时支应，以及战前对海寇情报的梳理（部分来自李之藻“匠网”的沿海节点）。
西苑之中，万历皇帝看到“海寇受挫”、“未动内帑”的字眼，阴郁了许久的心情总算稍微明朗了一点。虽然他对具体战事毫无兴趣，但“胜利”和“省钱”总是好的。他对侍立一旁的张宏道：“看来徐先生办事，还算得力。”
张宏低头称是，心中却暗自警惕。徐光启借危机扩张权力、巩固地位的意图，越来越明显了。
就在海战捷报抵京后不久，宋应星与汤若望的研析，也终于取得了突破性进展。
这一次，他们不再试图完全复制夷船，而是提出了一个折中改良方案：以大明现有的、工艺相对成熟的福船船型为基础，参考盖伦船的部分设计理念。船体适当加宽，采用部分圆底设计以增强稳性和载重；船尾借鉴艉楼概念，建造一个不算太高、但足够架设数门尾炮的坚固尾台；船壳木板连接，在关键部位尝试采用加强的铁箍和更密集的巨钉；帆索系统则部分吸收夷船多桅软帆的优点，使其更适应变化的海风。
至于火炮，他们提出了更清晰的思路：暂不追求复杂的膛线，而是集中力量，利用“火器协办处”正在研究的铁质改良成果和标准化规整，先铸造一批身管更长、壁厚更均匀、采用新式火药配方的“长身管加农炮”，力求在射程和威力上接近夷炮。同时，为这批新炮设计统一的炮架和简易的俯仰、转向机构，提升操作效率。
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