这三年间来，科学院已历经数百次失败，而每一次失败，徐寿辰都带着工匠和学士们详细的记录，复盘再计算。
他们最终改良了冶铁工艺提升铸件精度，又用麻絮与桐油解决密封问题，再以西洋力学原理重新设计阀门结构，加厚锅炉锻打层提升承压能力。
如此一来，蒸汽机便从最初只能带动水泵抽水的雏形机到如今可输出稳定旋转动力的改良机。
这可不是一蹴而就的奇迹，而是大明本土工匠在国家重金支持和正确方法引导下所取得的必然成果。
“详细说来。”
朱慈烺迈步走入科学院的蒸汽实验房，语气中难掩激动。
实验房内，只见一台半人多高的机械静静矗立，这便是改良后的第一代蒸汽机。
这台蒸汽机整体为单动式低压蒸汽机，结构与历史上1710年左右的纽可门蒸汽机高度接近——生铁铸造的立式汽缸，内壁经精密打磨，活塞与汽缸壁配合紧密。
外置锅炉以厚铁锻打而成，外包防火黏土，燃煤加热产生蒸汽。
连通管、冷凝阀、进气阀皆为精铁加工，时序由机械连杆控制。
动力输出端为曲柄连杆结构，可将活塞的上下往复运动转化为旋转动力。
没有后世瓦特蒸汽机的双向做功与离心调速器，也没有高压锅炉。
但却是最基础、最原始，也真正能稳定运转的实用蒸汽机械！
徐寿辰指着机械，语速极快，条理清晰：“陛下，此机以焦炭为燃料，锅炉烧水产生蒸汽，推入汽缸，再以冷水喷淋冷凝，形成真空，活塞下行带动连杆，输出旋转动力。
我们已经百余次调试，汽缸漏气率目前已降至一成以下，锅炉可持续供热一个时辰，输出动力可带动五百斤重物匀速移动。”
他递上一本厚厚的手札，上面密密麻麻写满了测算数据：
汽缸直径、活塞行程、蒸汽压力、燃料消耗、动力输出……每一项都经反复实验验证，无一字虚言。
“此前的原型机只能用于抽水，动力散乱，无法持续带动负载。”
徐寿辰继续说道，“近一年来，我等重点改良了三点：其一，改良汽缸铸造工艺，以失蜡法精铸，内壁圆度误差不超过一分，解决卡顿漏气之弊。
其二，重新设计冷凝管，将冷水喷淋与蒸汽分离，提升真空效率，动力增倍。
其三，优化曲柄连杆结构，将往复力平稳转化为旋转力，可带动轮轴持续转动——正是这一点，让蒸汽机带动您所说的包铁车厢成为可能。”
朱慈烺翻开手札，看着上面中西合璧的测算公式：简单精准又务实。
这正是他想要的答案，不是照搬西方，而是以大明自己的方式吃透其中原理，落地成型！
“能否实地试车？”朱慈烺追问道。
“臣已在院内实验场搭建临时轨道，可即刻试验。”徐寿辰显然早有准备，此刻躬身应道。
众人随即纷纷移步科学院后院的实验场。
只见一片平整的黄土场地上，两条平行的熟铁轨道笔直延伸。
轨道固定在厚木枕木上，枕木间距均匀，轨道宽约三尺，是徐寿辰依照蒸汽机动力与车厢承重设计的标准轨距。
轨道旁，停放着两节四轮车厢，车身为铁木合制，车厢内已装满煤炭，每节载重约八百斤，两节总计一千六百斤，是为测试蒸汽机极限负载特意准备。
一台一模一样的复刻蒸汽机已被工匠移至轨道起点，通过一根木质传动轴与前方的牵引车厢相连。
徐寿辰亲自指挥，工匠们分工明确：一人添煤烧火，一人把控阀门，一人观测锅炉压力，一人记录运转速度，井然有序。
朱慈烺站在轨道旁，身后的官员们面露好奇，却无人喧哗。
他们大多不懂蒸汽机械的原理，只知道这是陛下心心念念的“奇技”，却不知这台铁铸的机械即将掀开一个全新的时代。
炉火熊熊，锅炉内的水渐渐沸腾，蒸汽顺着管道涌入汽缸，发出轻微的“嘶嘶”声。徐寿辰紧盯活塞，抬手示意：“开阀！”
阀门开合，蒸汽推动活塞上下往复，曲柄连杆开始转动，传动轴带动轨道车轮缓缓旋转。
起初，车轮转动缓慢，带着一丝滞涩，随即越来越平稳。
蒸汽机发出规律的“哐当、哐当”声，不疾不徐，牵引着满载煤炭的两节车厢，沿着铁轨缓缓向前移动。
没有骏马的嘶鸣，没有人力的喘息，只有铁与铁的咬合，蒸汽的律动，纯粹的机械动力，拖着沉重的煤炭，稳稳前行！
朱慈烺目光紧锁移动的车厢，心中感慨万千，这台蒸汽机虽然当下转速缓慢，动力也有限，却实现了大明蒸汽动力从“无”到“有”的核心突破。
这无疑是蒸汽时代的第一块基石！
属于大明的腾飞基石！
车厢行驶的速度，约为每小时三里至四里，换算过来，便是人步行的速度，缓慢却稳定。
没有飞驰的震撼，却已经带给现场官员语无伦次的震撼。
一里，三里，五里……
蒸汽机始终平稳运转，未出现漏气、卡顿、锅炉超压等故障。
阀门开合精准，活塞往复有力，车轮牢牢卡在铁轨上，不偏不倚。
满载煤炭的车厢在蒸汽动力的牵引下，稳稳地沿着笔直的轨道一路向前。
亲卫与工匠沿着轨道随行测算，时间一点点流逝，暑气似乎都被这机械的律动抚平。
终于，当车厢行驶至第十里的标记处时，徐寿辰高声喊道：“停炉！”
工匠缓缓关闭阀门，蒸汽渐息，活塞停止往复，车轮缓缓停稳。
随行的测算官躬身向朱慈烺复命：“陛下，改良蒸汽机牵引两节满载煤炭车厢，总计载重一千六百斤，沿铁轨匀速行驶十里，全程无故障，运转平稳，动力充足！”
实验场一片寂静，随即，工匠与学士们压抑不住的欢呼声轰然响起。
三年钻研，数百次的失败，他们终于在兴明三年七月让第一台可实用的改良蒸汽机成功完成了轨道牵引实验！
朱慈烺缓步走到蒸汽机旁，伸手抚过温热的汽缸壁，感受着这台机械余留的震动。
他没有发表慷慨激昂的讲话，没有歌颂自己的远见，只是看向徐寿辰，开口下达了两道旨意：
“第一，拨内帑银十万两，工部再调工匠两百人、焦炭十万斤、精铁五万斤，即刻运往天津实验场，由徐寿辰主持修建正式的长距离实验铁轨。
实验铁轨全长五十里，进一步改良蒸汽机结构，提升转速、降低燃料消耗、优化锅炉承压能力。”
“第二，科学院成立蒸汽机务司，专研蒸汽动力在工矿、航运、铁路上的应用，所有实验数据，务必记录成册，代代传承，不得中断！”
十万两白银，在当下的大明不算巨款，却足以支撑天津实验场的铁轨铺设与蒸汽机深度改良。
朱慈烺很清楚，这台初代蒸汽机只是起点，铁路、蒸汽船、蒸汽锻锤……一切的一切，都要从这十里平稳的行驶开始。
徐寿辰跪地领旨，声音哽咽：“臣，遵旨！必不负陛下厚望，必不负三年钻研之苦！”
兴明三年七月，大明皇家科学院改良第一代单动低压蒸汽机成功，以蒸汽动力牵引重载车厢，沿铁轨行驶十里，平稳无虞。
蒸汽时代的大门，在东方的大明正式开启。