袁嘉升想立即重建大明的火器局，除了是听祖承志说满清在研发“神威大炮”，还因为他那天去钦天监，找到了《徐氏庖言》。
这是晚明实战型战略家、科学家徐光启的军事遗著，他最先提出，此时战争本质就是敌我双方的“实力”之争，所谓“实力”，就是“厚饷精卒，坚甲利器”。明朝屡次战败，就在于士卒欠饷、导致武备废弛，攻防军器陈旧不堪用。
其实，徐光启差一点就挽救了明朝，他一边读兵书练武艺，引进和仿制红夷大炮，训练火器营，加强京师的戒备和操练；一边忙着兴修水利和技术发明，在天津开辟水田，改革军屯，推广甘薯等高产作物。他的水文、地理、测绘、武器制造等西洋技术，都派上用场了，对百姓的生活、军队的防务，还是颇有益处。
“可惜这一切，随着袁崇焕杀了毛文龙，他的部将孔有德、耿仲明率部哗变而戛然而止，徐光启也在1633年病逝。”袁嘉升想起这段历史，痛心不已。
“徐光启虽然死了，此时要重建火器营，需要专业的火炮专家，能找谁呢？”袁嘉升仔细想了想，终于想到了徐光启的学生孙元化，他有一位传教士朋友汤若望，还有他的三个儿子，都应该在京城。
孙元化也是一位火器人才，明末一位了不起的西洋火炮专家，他少年时就对火器和算学的兴趣超过诗文书画，而且喜欢谈兵论武。在二十三岁那年，孙元化跟着老师徐光启来到京城，见到传教士利玛窦，参与了撰写了《几何体论》《泰西筭要》等专著。
中国在宋代就有了火炮，然而直到明代，还停留在筒管里填塞火药，凭操纵者的经验和目测发射，威力虽然胜过弓箭，可在灵活性和准确性上，还不如弓箭。孙元化便对西洋火炮进行了精心的研究，写出了《西洋神机》的专业著作，他运用所掌握的数学知识，第一次提出了统规（测量火炮仰角度的仪器）使用方法，以及药包的制作方法。同时，还配合徐光启翻译了“矩度”——测量距离的方式。
后来，孙元化以随军从事的身份前往辽东，受到袁崇焕的重用，购置西洋火炮。朝廷资金短缺，孙元化和他的老师徐光启不但带头捐资，而且还到处奔走搞募捐，又选派他的朋友、副总兵张焘南下澳门向葡萄牙人购置了十一门红衣大炮，其中两门威力最大、被称为佛朗机的西洋火炮，还是天主教友李芝燥等捐赠。
孙元化亲自把这十一门火炮督运到辽东的宁远后，安置在由他规划的炮台上。这些炮台，都是他运用了丰富的数学知识，经过精确计算设置，他还训练出一批优秀的炮手，为袁崇焕取得宁远大捷奠定了基础。
尽管孙元化没有直接参战，但在战后袁崇焕没有忘记为他请功，他被官升一级，并且得赏银十二两。那门威力最大的佛朗机，也受到敕封，被封为“神威大将军”，受领锦袍一袭。
而且，孙元化关于现代化火炮的建议得到了重视，大明还在京城郊区办起了一座规模不大的新式火炮铸造厂。为此，孙元化还专门邀请了精通火炮制作的传教士汤若望，作为该厂的顾问，他和汤若望成了无话不谈的挚友。
崇祯皇帝铲除了魏忠贤的阉党，重新起用了辞职回家的袁崇焕，孙元化也得到重用，升至登莱巡抚。登莱地区的战略地位，对大明异常重要，它是紧靠渤海湾、毗邻京畿的要地，海湾对面就是后金的辽东。
孙元化到任后，立即把有限的资金用于装备的改造上，进口和自制了不少新式火炮，还邀请了葡萄牙籍的教练训练部队。他还具备战略眼光，增添了不少配备西洋火炮的新式战船。他曾对祖大寿说过，如果能在登莱训练一支装备火炮的新式舰队，时机成熟时，配合关宁铁骑，从海上对辽东予以夹击，就可以一举平定后金。
可惜的是，孙元化的宏伟规划和强军之梦，很快就被击得粉碎——因为袁崇焕错误斩杀了毛文龙，孔有德等人叛变，登州沦陷，孙元化被俘后放归，被政敌余应桂、李梦辰、路振飞、温体仁等人陷害，被抓到京师镇抚司，狱中遭严刑。至此，孙元化有口难辩，被崇祯以祸乱之首判处死罪，被冤杀于崇祯五年，即1632年，在北京西市斩首。
那一年的一个深夜，北平的雪下个不停，一位老外化装成送炭工人，买通了看守，走进了大明北镇抚司阴森晦暗的监狱。他就是孙元化的朋友，曾和他一起在京城炮厂制造过西洋火炮的传教士汤若望。
因为孙元化生前加入了天主教，汤若望给孙元化做了最后的弥撒。在这最后时刻，孙元化竟然请汤若望转告三个儿子，不要因为他被冤杀而抱怨朝廷，不要当官，把他的遗作整理出来传于后人。
孙元化的三个儿子孙和鼎、孙和斗、孙和京照办了。在孙元化死后，他的遗体被儿子和部下迎葬于嘉定南门外的荒圩中，坟前立有一方石碑，上书“佥都御史孙元化墓”。此后，孙元化的三个儿子来到京城，把全部精力投入在整理父亲的遗作上，自己也不知不觉间变成了西洋火炮专家。
孙元化的三个儿子进京后，就住在汤若望的教堂里。
袁嘉升诚心诚意将汤若望和孙元化三个儿子那样的科学人才笼络到麾下，为自己所用。
袁嘉升派锦衣卫找到了汤若望，他此时正在京城宣武门内原天主堂里工作。那天晚上，月明星稀，袁嘉升带着满黑龙