小型蒸汽动力模型的成功运转，极大地鼓舞了“动力研习所”的士气。然而，沈惊鸿深知，从一个巴掌大的模型到一台能够实际应用的机器，还有着遥不可及的距离。他们需要解决三个核心问题：功率、可靠性、以及最终的应用场景。
接下来的大半年时间里，沈惊鸿几乎将所有的闲暇时间都投入到了这项秘密研究中。他巧妙地利用自己身兼数职的便利，为研习所获取资源。以“测试新式火炮装填机构”为名，他从军器监调拨了一批质量上乘的熟铁和青铜；以“格致书院需添置教学仪器”为由，申请了额外的经费；甚至通过徐光启的关系，从宫中御用监借阅了一些关于精密铸造和金属处理的秘而不传的笔记。
研习所的小院俨然成了一个独立的王国。在这里，传统的工匠经验与沈惊鸿带来的超越时代的理念不断碰撞、融合。
首先是动力的放大。 巴掌大的模型产生的动力连抬起一本书都费劲。沈惊鸿主持设计了一个更大尺寸的锅炉，采用了多根火管穿过水体的设计以增加受热面积。汽缸的直径和活塞的行程也相应增大。这次，他们不再使用整体铸造，因为大型铸件极易产生砂眼和气孔。吴匠头提出了一个大胆的方案：采用锻造熟铁板，经过反复锻打消除杂质，然后铆接成锅炉主体，关键接缝处则尝试用沈惊鸿提出的“红套”工艺（利用金属热胀冷缩）进行密封。汽缸内壁的加工则动用了经过改进的水力镗床，虽然精度依旧无法与后世相比，但已是当下能做到的极致。
其次是可靠性的提升。 蒸汽的狂暴力量时刻考验着材料的极限和设计的合理性。爆裂、泄漏、卡死几乎是家常便饭。沈惊鸿不得不引入最基本的安全概念——他设计了一个简单的“安全阀”，利用杠杆和配重，当锅炉内压力超过设定值时，会自动顶开一个阀门释放蒸汽。他还指导工匠们制作了简单的压力计，用于实时监控锅炉内部的状况。为了减少活塞的摩擦和磨损，他们试验了多种润滑剂，从常见的植物油到蜂蜡，甚至尝试了提炼自石油的原始石蜡。
最关键的，是明确应用方向。 沈惊鸿清楚，以目前的技术积累，想造出万能的原动机是痴人说梦。必须找到一个对功率要求不高、且现有动力方式存在明显缺陷的领域作为突破口。他排除了需要巨大功率的矿山排水、大规模驱动机床等，最终将目光锁定在了一个相对“简单”的应用上——为精密仪器局的部分小型机床提供辅助动力。
精密仪器局里那些用来加工枪机零件、钟表齿轮、光学镜片支架的小型镗床、磨床、钻床，目前主要依靠人力摇动或效率低下的小型水轮驱动。不仅费力，而且速度不均匀，严重影响加工精度。如果能有一台稳定的、哪怕是功率很小的蒸汽机来驱动它们，都将带来质的飞跃。
目标明确后，所有的设计和改进都围绕着这个应用场景展开。锅炉的体积被控制在合理范围，传动系统也力求简单可靠。沈惊鸿甚至设计了一套简单的飞轮和离合机构，以平滑蒸汽机固有的脉冲式动力输出。
万历三十六年春，一个阳光明媚的下午，在经过不知多少次失败、改进、再失败、再改进的循环后，一台被沈惊鸿命名为“初代一号机”的实验性蒸汽动力装置，终于在研习所的小院内完成了最后的调试。这台机器看起来依然简陋甚至有些丑陋：一个由铆接熟铁板构成的立式锅炉，下面连着炉膛；一根粗壮的青铜汽缸斜置着，通过一根同样粗糙的连杆，连接到一个直径约三尺的木质飞轮上；飞轮的轴上装有皮带轮，可以通过皮带将动力传输出去。各种阀门、压力计、安全阀管线缠绕，显得颇为复杂。
院内气氛紧张到了极点，所有参与研习所工作的人都聚集在此，目光紧紧盯着那台凝聚了他们近两年心血的机器。沈惊鸿深吸一口气，压下心中的激动和一丝忐忑，亲自最后检查了每一个接口，确认安全阀工作正常。他的指尖甚至因为紧张而微微发凉。
“点火。”他沉声下令，声音却比平时略显急促，透露出他此刻并不平静的内心。
炉膛内的干柴被点燃，火焰熊熊燃烧起来。所有人都屏息凝神，听着柴火的噼啪声和锅炉内开始响起的细微嗡鸣。时间一分一秒地过去，压力计的指针在缓慢爬升…
“嗤…” 一丝蒸汽从某个法兰连接处泄漏出来，发出细微的声响。负责紧固的工匠立刻上前，用特制的扳手小心地处理。沈惊鸿的心也跟着揪了一下，直到那嗤声消失，才缓缓吐出憋着的那口气。
压力继续稳定上升…终于，达到了预设的工作压力！
“接通汽路！”沈惊鸿的声音带着不容置疑的决断，但紧握的拳头泄露了他的紧张。
一名工匠用力扳动一个黄铜阀门。“呲——！”高压蒸汽嘶吼着冲入汽缸，推动活塞！连杆随之运动，带动着那个巨大的飞轮…
飞轮先是极其艰难地、仿佛极不情愿地抖动了一下，发出“嘎吱”的呻吟。所有人的心都沉了下去。但紧接着，它又开始转动起来，一开始缓慢而滞涩，一圈，两圈…随着蒸汽持续而稳定地进入，那“嘎吱”声逐渐减弱，飞轮越转越稳，越转越快，最终发出了均匀而有力的“呼呼”声，带动着轴上的皮带轮稳定地旋转！
成功了！真的成功了！
静默，死一般的静默持续了足足三息。然后——
“成功了！我们成功了！”一个年轻的学子率先爆发出狂喜的呐喊，声音都变了调！
“老天爷！它自己转起来了！真的转起来了！”吴匠头猛地一拍大腿，老泪纵横，布满老茧的手颤抖着，想要去触摸那飞轮，又怕惊扰了这神奇的造物。
“呜呼——！”欢呼声、呐喊声、甚至带着哭腔的笑声瞬间充满了整个小院！近两年的压抑、挫败、不眠不休，在这一刻全部化作了奔涌的狂喜！
就在这时，不知是谁先喊了一声：“是沈大人！是沈大人带我们造出来的！”
“对！沈大人！”
“沈大人！”
激动的人群瞬间将同样沉浸在巨大成功喜悦中的沈惊鸿围在了中间。此时的沈惊鸿，也全然忘了平日里的沉稳和官威，脸上洋溢着属于他这个年纪（刚满十八岁）的、纯粹而灿烂的笑容，眼中闪烁着兴奋的光芒。
“来！把咱们的沈大人抛起来！”吴匠头抹了把眼泪，豪迈地一挥手！
“好！抛起来！”
在沈惊鸿还没反应过来之际，几个年轻的工匠和学子已经大笑着冲上前，七手八脚地将他托举起来。
“一、二、三——起！”
在众人的欢呼声中，沈惊鸿被高高地抛向空中！他先是吓了一跳，随即也放声大笑起来，张开双臂，感受着这失重的瞬间和众人发自内心的拥戴。落下时，又被无数双坚实的手臂稳稳接住。
“再来一次！”
“一、二、三——起！”
他就这样被兴奋的匠人和学子们一次次抛起，接住。笑声、欢呼声、蒸汽机稳定的“呼呼”声交织在一起，汇成了一曲充满希望与力量的乐章。这一刻，没有身份的隔阂，只有共同创造奇迹的喜悦。
直到被抛了四五次，沈惊鸿才连连摆手，笑着求饶：“好了好了！诸位！快放我下来！我这把骨头都要被你们拆散了！”
众人这才意犹未尽地将他放下，但仍围着他，脸上洋溢着激动和崇敬。
沈惊鸿整理了一下被弄皱的衣袍，脸上兴奋的红晕还未褪去。他快步走到连接着皮带的一台小型钻孔机旁，亲自将一个铜质零件固定好，然后拉动了传动皮带。钻孔机的钻头在蒸汽动力的驱动下，稳定而有力地旋转起来，在铜件上钻出了一个光滑、标准的圆孔！其效率和稳定性，远非人力摇动所能比拟！
“看到了吗？诸位！”沈惊鸿指着那稳定输出的动力和精准加工的零件，声音因激动而微微提高，“这就是‘蒸汽之力’！一个全新的时代，就从今日，从我们手中开始了！”
看着那不可思议的一幕，众人的情绪再次被点燃。
沈惊鸿深吸几口气，努力平复激荡的心情，对吴匠头吩咐道：“吴师傅，看好机器，维持运转，记录下各项数据！我这就去请老师和太子殿下过来！”
他几乎是跑着离开研习所的，脚步轻快，带着少年人特有的、藏不住事的兴奋与分享欲。他要把这个天大的好消息，第一时间告诉最理解他、也最支持他的人。
当徐光启和得到紧急消息的太子朱常洛匆匆赶到研习所，看到那台无需人力、自行运转，并正驱动着机床工作的“初代一号机”时，两人脸上的震撼与难以置信，让沈惊鸿心中充满了巨大的成就感。他知道，这颗工业革命的种子，已经在这片古老的土地上，顽强地破土而出了。前路依然漫长，但希望之光，已然照亮。