当东南沿海的作坊里响起改进的织机声与锤锻声时，在北京西山 格致院深处一间戒备森严的实验工坊内，一种更为低沉、有力、且充满未来感的轰鸣，正在尝试打破寂静。

这里进行的，是一项被陈远列为“绝密”、代号“火龙”的工程——蒸汽机的研发。

对蒸汽动力的兴趣，源自陈远超越时代的眼光，也源于现实需求的推动。

在视察京西煤矿时，他看到矿工用简陋的人力或畜力水车从越来越深的矿井中抽水，效率低下，事故频发；在通州漕运码头，看到纤夫在运河岸边艰难拉拽重载粮船；在景德镇，听闻瓷窑对更稳定高温的渴求。

他模糊地知道，历史上瓦特的蒸汽机将如何改变世界，他决心让这个变革的种子，尽可能早地在东方发芽。

然而，知识是模糊的，技术是空白的。

陈远只能给出最基础的原理描述：“用水烧开，产生蒸汽，蒸汽推动一个活塞在汽缸里往复运动，再通过连杆曲柄把往复运动变成旋转运动，就可以带动机器。”

这寥寥数语，成了格致院院长徐光启、机械馆待诏薄珏（擅长光学机械）、以及几位被特许参与、签署了最严格保密协议的耶稣会士（如南怀仁，精通机械）和荷兰技师 面临的终极挑战。

研发之路，充满挫折与奇思妙想。

首先，是材料关。

要承受高温高压的蒸汽，普通的铸铁容易炸裂，锻造的铁质又不均。

工部的匠人们尝试了多种配方，最终在江西 产的一种特殊高岭土 加入铸铁，并改进退火工艺，勉强得到了能承受数个大气压的铸铁汽缸 和活塞，但加工精度极低，漏气严重。

其次，是密封关。

活塞与汽缸之间的密封是难题。

尝试过麻绳、皮革、涂油，效果都不佳。

后来一位老工匠提出用浸油的石棉绳 缠绕，外面再套铜箍压紧，才勉强达到了可用的密封效果，但仍需不断调整维护。

第三，是结构设计。

最初的模型完全照搬陈远描述的“单动式”理念：一个立式汽缸，底部加热产生蒸汽推动活塞上升，然后切断蒸汽，靠冷凝或配重使活塞下降，如此往复。

但如何自动、及时地切换蒸汽进出，控制冷凝？这需要精巧的阀门和配气机构。

薄珏和南怀仁等人绞尽脑汁，设计了由活塞杆带动的滑阀 装置，通过连杆和凸轮，试图实现蒸汽进入、排出、冷凝的自动循环。

图纸画了又改，模型做了又拆。