格物院裡有幾位精通天文算學的老先生，被蘇文海請到了船廠。他們帶來了渾儀、簡儀、星盤，還有厚厚一摞星圖。
“觀星定位，古已有之。”一位白髮老先生說，“但要在顛簸的海船上觀星，難。需要改良儀器，要更精準，也要更耐震。”
蘇文海想了想：“能不能造一種專門的‘航海羅盤’，把星象儀和羅盤結合起來？再配上詳細的海圖和星圖，標註主要星辰在不同季節的位置？”
老先生眼睛一亮：“這個想法好！老夫試試！”
第三道難題是生存。百人在海上兩年，吃喝拉撒都是問題。
蘇文海去了太醫署，請教防腐保鮮之法；去了糧倉，請教儲糧之策；甚至去了釀酒作坊，請教制淡水的法子——酒匠懂得蒸餾，海水蒸餾後可得淡水。
“糧食要好儲存，得先曬乾，再密封。”一個老倉管說，“最好用油布包裹，放在木桶裡，木桶裡放石灰防潮。鹹魚鹹肉能存久，但要防黴。蔬菜最難，只能帶菜乾，或者發豆芽。”
“淡水呢？”蘇文海問。
“帶是帶不夠的。”一個酒匠說，“可以帶些酒，渴了喝酒。也可以帶蒸餾器具，下雨時接雨水，沒雨時蒸餾海水。就是費柴火。”
蘇文海一一記下。他知道，這些問題看似瑣碎，卻關係到航海的成敗。一條船在海上，斷糧斷水就是絕路。
研究進行了三個月，秋去冬來。這日，長興帝微服來到船廠。他沒有驚動太多人，只帶了兩個侍衛，悄悄走進最大的那個船塢。
船塢裡，一艘船的骨架已經搭起來。那船比普通海船大了整整一圈，龍骨粗壯，肋骨密集，看起來就結實。十幾個工匠正在忙碌，敲打聲、鋸木聲、吆喝聲，混成一片。
蘇文海正蹲在船頭，和一個老船匠爭論什麼。兩人都激動得臉紅脖子粗，手裡比劃著，唾沫星子飛濺。
“……這裡必須加一道橫樑！”老船匠吼道，“不加的話，一個大浪就散了！”
“加了橫樑就重了，船速會慢！”蘇文海也不示弱，“我們可以用斜撐，既加固又不增重！”
“斜撐？你當這是搭棚子呢？這是要下海的船！”
“我算過受力，斜撐足夠！”
長興帝在一旁聽了，忍不住笑出聲。兩人這才發現皇帝來了，連忙行禮。
“免禮。”長興帝擺手，“爭得好。就是要這樣爭，才能爭出好船。”
他仔細看了船的骨架，問了幾個問題，蘇文海一一回答。當聽到這船設計載重三百噸，能裝三年糧水時，長興帝點點頭：“不錯。但朕聽說，你們在導航和生存上還有難題？”
蘇文海如實稟報。導航儀器的改良進展緩慢，老學究們太講究精準，造出來的儀器笨重複雜，不適合船上用。生存方面，淡水和蔬菜的供應還是問題。
長興帝聽完，想了想：“導航的事，朕給你指條路——去欽天監，找李淳風的後人。他家世代研究天文，或許有辦法。至於淡水和蔬菜……”他頓了頓，“朕記得宮裡有冰窖，夏日存冰，冬日取用。能不能在船上也設冰窖，存些冰塊，既保鮮又能化水？”
蘇文海眼睛一亮：“陛下聖明！臣這就去試！”
冬去春來，研究又進行了半年。長興二年三月，蘇文海終於帶著厚厚一摞圖紙和報告，進宮面聖。
御書房裡，長興帝仔細翻閱著這些成果。
船舶設計圖，畫得詳細精密，每根梁、每塊板都有標註。新船命名為“探海號”，長三十丈，寬八丈，三層甲板，設水密艙——這是蘇文海從沉船事故中想到的，將船體隔成數個獨立艙室，一艙進水，其他艙不受影響。
航海儀器也改良了。欽天監的李氏傳人造出了“航海渾儀”，將渾儀簡化，只保留觀測日月星辰的核心部件，裝在特製的平衡架上，船再顛簸也能保持水平。還配了“星象海圖”，標註了全年主要星辰在不同海域的位置。
生存方案更詳細。設計了專門的儲水艙，可存淡水五百石；設冰窖，用雙層木板夾棉絮保溫，可存冰百石；糧倉分幹倉、醃倉、菜倉，各有用處；甚至還有一個小型藥圃，可以種些易活的草藥。
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