招募葡兵与徐光启的军事改革
葡国铳师队伍抵京前的两个月期间，徐光启便通过面奏、上疏等形式，阐述了一套以西洋大炮为核心的攻防战术：[78]
虏之畏我者二：丙寅以后始畏大铳，丙寅以前独畏鸟铳。所独畏于二物者，谓其及远命中故也。……今大铳守城，既非行营所宜，则战阵所急，无如鸟铳矣。……虏多明光重铠，而鸟铳之短小者未能洞贯，故今之练习，宜画敌为的，专击其手与目。又宜纠工急造大号鸟铳，至少亦须千门，可以洞透铁甲，……城上守望之军，旧用快枪、夹靶，亦令改习鸟铳。[79]
徐氏认为，天启丙寅宁远大捷中，西洋大炮发挥了关键作用，由于萨尔浒等役战败，鸟铳、佛郎机等火器为后金军队所获，仍用这些兵器对抗满人已难有优势；至于“快枪、夹靶、三眼枪之类”，由于射程不远、命中率低，且费药费弹，亦应弃而不用，[80]故建议应构筑铳台，以西洋大炮守城，并多造西洋二号炮（重千斤以下者）、大鸟铳（长四尺五寸以上者，即所谓的斑鸠铳或鹰嘴铳），且募练精兵，结为车营，则破敌甚易。[81]而这些计划的实施，很大程度上要仰赖葡国铳师的到来。公沙队伍所携带的火器，也正是西洋大炮和鹰嘴铳。
公沙、陆若汉等一行人在北京受到盛情款待。他们被安置于几个大宅子中，王公贵族屡来拜访，皇帝亦遣人慰问，另有专员为其讲授宫廷礼仪。[82]抵京次日，带来的六门大铳即获皇帝赐号“神威大将军”，总督京营戎政李守锜与公沙等人奉旨将这六门大铳和以前取到留保京师的五门大铳一起安置在都城各要冲，帝并命“精选将士习西洋点放法”。[83]二十三日，帝以陆若汉等“远道输诚，施设火器，借扬威武”，赐以丝绸、礼袍和银两等礼物。[84]公沙等人也趁此机会为澳门权益展开交涉，陆若汉记述道：“所有人对我们都很友好，都殷切希望皇帝关爱我们，并答应我们为澳门所请求之事。”[85]
几天后，公沙与陆若汉将事先准备好的两份奏疏经兵部尚书上呈。一份是澳门议事会转呈皇帝的《报效始末疏》，主要回顾葡人定居澳门贸易以及历次遣兵输铳效力的经过，旨在博得皇帝好感，望能解澳门于困境之中。另一疏为陆若汉和公沙两人合上之《贡铳效忠疏》，奏报此次贡铳之简要经历及用铳之法，也为天主教会讲了很多好话；皇帝对此疏颇为重视，批复道：“澳夷远来效用，具见忠顺。措置城台、教练铳手等项，及统领大臣，着即与覆行。该部知道。”[86]公沙又作《西洋大铳来略说》，欲辨明红夷与西洋之不同，此因当时有许多人直指运来之大铳为红夷铳，称葡人为红夷人。公沙于是强调这些大铳应称作西洋大铳，因为红夷为海寇，而葡人则系“西极欧逻巴沿海国土人，在小西洋之西，故称曰大西洋”，这些西洋铳是他们用以抵御红夷的。[87]然而讽刺的是，这次北运的十门铜铳及铁铳，却均出自一艘被澳门人缴获的荷兰船。
为让朝臣知道大铳的威力，葡国铳师公开在城墙上演炮试验。据陆若汉说，前来观看的官员有徐光启、兵部尚书梁廷栋、“总司令官”（the Captain General，应即总督京营戎政）李守锜、掌管锦衣卫（King’s Guard）的太监和一位御林军（court soldiers）将领。几天后葡国铳师和徐光启又一同前往郊区试放鹰嘴铳，陆若汉说：“我们用肩膀或者三角架试放火铳。他们将标靶置于二百步远，有五六次射中靶子，在场所有人都很满意。”[88]公沙等人又考察京城战备与防务，认为高大坚固的城墙“如果进行一定防卫，则很难被攻破”。同时，公沙带来的部分人员奉命制造火药以及其他装备，虽然在短时间内便造出大量火药，但也发生了一次爆炸事故，所幸无人员伤亡。[89]
后金军队退回关外后，明廷获得喘息机会。徐光启希望趁机抓紧练兵，期使“战可必胜，守无不固”。[90]而通过观察葡国铳师演炮并与其商讨战术，徐氏又上呈一系列奏疏，对先前形成的战术思想做细化与补充，[91]如云：
臣窃见东事以来，可以克敌致胜者，独有神威大炮一器而已，一见于宁远之歼夷，再见于京都之固守，三见于涿州之阻截。所以然者，为其及远命中也。所以及远命中者，为其物料真、制作巧、药性猛、法度精也。至彼国之人所以能然者，为在海内外所当敌人如红毛夷之类，技术相等，彼此求胜，故渐进渐工也。
徐氏并称后金因己巳之变而虏获大量火器，故今后“惟尽用西术，乃能胜之”。二月初三日，奉圣旨：“铳夷留京制造、教演等事，徐光启还与总、提、协（农按：指总理、提督和协理京营戎政三人）商酌行，仍择京营将官军士应用，但不得迂缓。”[92]徐光启对造炮、练兵作了周详的部署与规划，制定了十项急需完成的事宜，如“西洋铳领铳人等，宜令遍历内外城，安置大铳”；“铳药必须西洋人自行制造，以夫力帮助之”；“凡守城除城（农按：当为“神”之误）威大炮外，必再造中等神威炮及一号二号大鸟铳，方能及远命中。至战阵中，大炮决不可用，尤须中铳及大号鸟铳。目前至急，须造中炮五十位，大鸟铳二千门。若欲进剿，再须中炮百位，大鸟铳五千门”等。[93]在军队组建方面，徐光启亦要求尽用西术，建立十五支精锐火器营，每营的配置及相关战术为：
双轮车百二十辆，炮车百二十辆，粮车六十辆，共三百辆。西洋大炮十六位，中炮八十位，鹰铳一百门，鸟铳一千二百门，战士二千人，队兵二千人。甲胄及执把器械，凡军中所需，一一备具。然后定其部伍，习其形名，闲之节制。行则为阵，止则为营。遇大敌，先以大小火器更迭击之；敌用大器，则为法以卫之；敌在近，则我步兵出击之；若铁骑来，直以炮击之，亦可以步兵击之。
凡此均需选练，而徐光启认为“教练火器，必用澳商”。[94](https://www.daowen.com)
至三年二月中旬，诸项工作紧锣密鼓地展开，先用查获协理尚书闵梦得的赃款银一千二百余两打造鹰嘴等铳；并命都司陈有功率营军一百名操演于宣武门外将军教场；次在兵部推荐之下，任命郭士奇为监督西洋人等职方司郎中，掌管钱粮出纳。但因资金匮乏、工匠难觅，各项工作似进展不快，以至三年三月中下旬间，当诸镇臣向皇帝请拨西洋火器及已受训之兵时，徐光启以所造有限为由拒绝。[95]至五六月间，始规划分批训练炮手，每批一百人，并动支戎政衙门的库银铸造鹰嘴铳四十一支和鸟铳六十五支；至于首批培训的炮手，亦皆“谙晓归营”。[96]九月，徐氏督造的重三百二十斤的小炮呈送御览，并因制炮有功获赐银两、丝绸，“以示优异”。[97]
除徐光启外，其奉教门生韩霖也与公沙等人有密切往来。韩霖于崇祯四年入京参加会试时，曾在北京见到公沙，并赠诗曰：
鲲鹏居北溟，海运则南徙。……今亲见其人，西方之彼美。……我从西儒游，谈天如测蠡。今与西帅交，谈兵如聚米。……[98]
称公沙为“西帅”，并与其切磋兵法。韩霖在《守圉全书》中所阐释的各类西洋武器制造技术，或有相当部分来自公沙等人的影响。韩霖亦曾将公沙携铳入华始末写成《购募西铳源流》一书，[99]此书似已失传，惟其主要内容或仍可略见于《守圉全书》。[100]
除了在京积极组织练兵之外，徐光启也通过其门生孙元化在军中推行其战术理念。天启年间，孙元化对西方军事已颇有了解，集中体现在其于天启二年所上之《防守京城揭》《清营设险呈》《乞定三道关山寨铳台揭》《铳台图说》等文中。[101]崇祯元年，孙元化因督师袁崇焕之荐获授宁前兵备道。公沙队伍抵京时，元化亦在京，然不久即随孙承宗镇守山海关，稍后撰有《论台铳事宜书》《改造火器呈》《火药库图说》等文。[102]
孙元化抵关后，在城头四周设红夷炮五十余具和灭虏炮二千余具，由于布置甚为严整，令入关后所向披靡的后金军队不敢攻坚。除“安辑关外八城”外，他还“斩获虏首八百有奇”。三月，以功加山东按察副使；五月，兵部尚书梁廷栋破格荐用孙元化为登莱巡抚，除巡抚登州、莱州和东江外，兼恢复金、复、海、盖四州之责。孙元化成为明末拥有兵权的奉教人士中职衔最高者。他还于四年二月推荐教中好友王徵任辽海监军道，加上原本就在其麾下的将领张焘，遂形成一支领导阶层具浓厚天主教色彩的军队。孙元化所率部队在登莱共有八千人，在东江各岛有三万余兵。[103]
崇祯三年五月，明军在恢复滦州一役中大获全胜，西炮即曾在攻城中扮演重要角色，孙元化奏称：“臣依西法制护炮器物，全付参将黄龙，授以用法，分以教师，卒用复滦。”当时元化“自配药弹，自备车牛”，将西洋大炮的炮队交付黄龙，并令千总吴进胜专管，并总结道：“攻滦首功为黄龙营，龙营得力在西洋炮。”[104]不久，孙元化部队借助西洋大炮，又收复了遵化、永平、迁安三城。这些胜利不仅使后金全面撤回关外，也使明廷备受鼓舞。[105]此后，后金将进攻重点转向东江，企图拔除此一牵制后方的芒刺。孙元化因此调集兵将守卫皮岛，队伍中即包括公沙等数名澳门来的铳师。
四年六月，赞画副总兵张焘督率公沙等部队，以西洋大炮在东江一带击败后金。何大化对皮岛之役有细致描写，称：“中国军队与骁勇善战的葡人团结一致，不仅成功抵御了鞑靼人的进攻，且在战场上奋勇作战，大获全胜，所有人都将这一胜利首先归功于葡国统领及其铳师。胜利的消息传到朝廷，朝廷上下一片欢腾，皇帝尤其赞扬了葡国士兵；他看到仅七八名葡兵便成功抵御了敌人，且鼓舞了中国军队，增加了其必胜的信念，故重奖他们。……鞑靼人撤退并放弃了一座他们已占领约六个月的边境城市。”[106]韩云记此事说：“公沙等在京者，后为登抚（农按：即孙元化）调用，麻线馆（农按：在皮岛附近）之捷（又称“麻厢之役”），击死奴酋七百余人。”[107]均突出了葡兵西炮在此次大捷中所发挥的作用。
对于此次胜利，明朝官员多有称颂，如张焘禀称，公沙等葡籍铳师曾于六月十七日驾船在朝鲜的宣川（近鸭绿江口）一带，以西洋炮对抗后金的部队，“计用神器十九次，约打死贼六七百官兵”。皮岛总兵黄龙颂扬此捷是“十年以来一战”，辽东巡抚丘禾嘉更形容此役乃“海外从来一大捷”。但有趣的是，包括《崇祯长编》《国榷》《满文老档》在内的明清原始文献均未记此役，西文文献亦未载明歼敌人数。明军虽大有可能凭借西洋炮和葡籍铳师，在海上取得局部胜利，但张焘等人所宣称的杀伤人数，则有夸大之嫌。[108]当时兵部尚书熊明遇对前引诸人口中所谓的“大捷”，乃持未信的态度，在题本中云：“臣因念东岛昔年假捏塘报，装饰俘级，内廷视为固然。臣止图克敌，不望居功，故未尝为将士一言求叙。”[109]
依照兵部文件，孙元化于崇祯四年六月收到“斑鸠铳二百门、鸟铳一千门、藤牌五千面、刀一千口、长短枪各一千杆及放铳事件”，并将“造铳匠作并放炮教师共五十三员名”纳入编制。这些武器应均是由三年四月再度奉派返澳招募葡兵的陆若汉所措办（详见下节），并由“广东管解西洋兵器官”林铭和马宗舜直接运至登州，[110]因其品名和数量，恰与徐光启在三年四月所上《闻风愤激直献刍荛疏》中的请求如出一辙。[111]查该“造铳匠作并放炮教师共五十三员名”当中，包含有“红炉、铜铁、牌木各匠共二十五名”，知其余的二十八名或均属“放炮教师”，他们很可能就是公沙的队伍。[112]
四年八月，关外重镇大凌河城被围，黄龙奉命派张焘率公沙等澳人以及川兵一营，驾船从三岔河口一带（今营口市附近）登陆，希望会同孔有德部队牵制后金；十月，公沙等人遭飓风，行李及兵器尽失，遂“力乞回澳”。[113]当时，孙元化因东江兵变频仍，且无力牵制后金，意欲将军民撤回，[114]但黄龙却托辞不愿离开，张焘则奉命率舟师一千三百人先撤。[115]这批远赴东江助战的澳人，或追随张焘于稍后不久返回登州。十月二十一日，徐光启上疏有云：“其西洋统领公沙的等，宜差官星夜伴送前来。”而在奉旨后开送兵部的文件中则称“其统领、教士俱在登莱”。[116]知在十月下旬或稍后不久，陆若汉及公沙应均在登莱。
九月，孙元化命游击孔有德率辽兵赴援，但因孔有德所率的辽丁与山东当地人屡有摩擦，不幸爆发吴桥兵变。葡文文献记载此次兵变原由：“巡抚孙意纳爵（即孙元化）派遣一支精锐部队增援，这支部队受过葡萄牙人的训练，善用火器。在所经过的村庄（即吴桥县属的村庄）中，受到当地官员的欺辱，一怒之下，冲进村庄，杀死官员，大肆抢劫，瞬间变成了亡命之徒。”[117]与中文文献所述基本一致，惟此处强调孔有德所率领的这支精锐部队曾受葡国铳师的训练。十二月，孔有德率叛军攻抵登州城外，孙元化至此仍未放弃招抚的念头。五年正月，由于形势所迫，孙元化带领登州官兵，在公沙等葡兵的协助下，对叛军进行猛烈回击。不料副总兵张焘所属之辽兵一半投降，又有耿仲明等辽人在城中内应，登州终于被攻陷。[118]
在此役中，公沙等多名葡兵阵亡，何大化记载：“在叛军攻城之时，葡兵用火器歼灭了很多人；统领公沙非常英勇，在城楼上向敌人投掷一些用来装火药的铁锅时中箭，并于次日伤重不治。在战斗中，另有十二名葡兵阵亡。由于缺少了这些葡兵，城内叛军遂将城门打开，让城外叛军入内，造成重大伤亡。”[119]而同在城中的陆若汉，趁乱带着三名葡人及十一名傔伴越城墙逃脱，并历尽艰险返回京城，向皇帝奏明整个事件的经过。
据中文文献，负责教习火器的澳人有十二名在城陷时捐躯，另有十五人“重伤获全”，与何大化的记载基本一致，惟战死之葡人数目少一人。五年四月，死难的统领公沙经兵部尚书熊明遇疏请追赠为参将，副统领鲁未略赠游击，铳师拂朗·亚兰达赠守备，傔伴方斯谷等九人赠把总，其余诸人则命陆若汉护送回澳门。[120]随后，皇帝谕旨厚葬公沙等捐躯之人。[121]
从崇祯三年正月初抵京至五年正月的登州保卫战，葡国铳师为明朝效力整整两年；若从这批铳师队伍自澳门出发之日算起，则他们共计在华三年又三月有余。这段时间，他们入涿保涿、京城演炮练兵、投入东江战事，可谓尽职尽责。但讽刺的是，这批曾颇受质疑（详下节）的西洋铳师队伍，最终竟有近半数死于受过他们训练的军队之手！
皇帝原本亦打算赐予陆若汉荣誉头衔，但他碍于教士身份没有接受。应陆氏之请，兵部以皇帝之名向他们颁发一份文书，赞扬澳门在保卫国家方面的贡献，并授予其许多特权。[122]陆若汉于崇祯五年十二月返抵澳门，[123]他在稍早曾撰成《公沙效忠纪》一书，并托祝茂善向汪秉元（万历四十四年进士）索序，惜此书或已佚。[124]陆若汉借由引进西人西铳一事，帮助天主教会在华取得了不少发展空间。龙华民即在修士丘良厚的协助下，使二十二名太监领洗，每周还在宫里的一座小教堂主持弥撒。[125]
孔有德等叛军占领登州后，孙元化、王徵等人被其所掳。孔有德一度想拥立孙元化为王，但最后还是希望被招抚，并发誓与孙元化一同对抗后金军队，以期将功补过。皇帝最初同意了叛军的请求，于是孙元化、张焘、王徵得以返回京城，但因某总督持反对意见并首先发难，致使孙、张遭弃市，王徵被贬官。不久后，首辅周延儒、兵部尚书熊明遇等支持徐光启军事改革的重臣也因处理兵变不力而去职。徐光启在遭遇这次打击后，更是心灰意冷，转而全力投入到修历工作中。[126]
孔有德叛军在登州之役中共虏获七千名士兵、十万两饷银及三百余门火炮，此后在山东各次战役中又获红夷大炮多门。[127]六年四月，孔、耿以船百艘载男女一万二千余人，连同军器、枪炮等，从鸭绿江口镇江堡登陆降金。[128]孔有德在致皇太极的乞降书中云：“本帅现有甲兵数万，轻舟百余，大炮、火器俱全。有此武器，更与明汗同心协力，水陆并进，势如破竹，天下又谁敢与汗为敌乎？”[129]后金虽于天聪五年正月起，已在汉人佟养性的督造之下铸成红夷大炮，但数量有限且操作技术不精，故皇太极对这支部队的重视超乎寻常，亲自出郊十里相迎。[130]至此，徐光启苦心经营的以西洋大炮为核心之军事改革遭受重创，而其成果反为后金获得。