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大清王朝为了延续自己的统治重建海军，无意中却创造了自己的掘墓人。这是历史的辩证法，看似滑稽不可理喻，却如生铁一般实在而冰冷，曾经显赫一时的大清王朝延续统治的梦想就是被这块冷硬的生铁撞得粉碎。
满清贵族一向信不过汉人，政府、军中的重要位置向由满族人把持，像李鸿章那样手握重权的汉人凤毛麟角。在辛亥革命以前，清廷对海军中汉族军官的不信任为海军起义埋下了伏笔。清政府全然不顾技术和资历，妄自提拔满清贵族子弟，如由不懂军事的皇族贝勒载洵充任筹办海军大臣；喜昌和吉升替换了“海容”舰的正副舰长，由荣续任“海琛”舰舰长、胜林为“镜清”舰副舰长，连烟台的海军警卫队统带也被换为博顺。这些满人皆毕业于专收贵族子弟的昆明湖水操学堂，只能在昆明湖上为西太后等演习操船使舵，从来没有学过航海技术和军事，甚至有的连汉字都认不清楚。不信任汉族军官而滥施满清贵族权利的行为，不可避免会增大汉族官兵对满清的离心力，甚至还激发了海军官兵的反满情绪。
海军起义具有较强的自发性，但在民族将沉沦，国家遭欺辱之际，这些具有一定进步思想的知识分子，在革命党人的感召下，顺应时局，抱着推翻满清政府和解救国家危亡的期望，毅然举起了反清的义旗。
海军中的汉族官佐知识素养相对较高，极易接受新思想。为了兴办近代海军，清政府自1866年后开办了马尾船政学堂、天津水师学堂、江南水师学堂、黄埔水雷和水师学堂、京师昆明湖水师学堂、旅顺口鱼雷学堂、威海海军学校、烟台海军学校，以及北洋医学堂等，据不完全统计，至1911年各学堂毕业生共有1400多名。各学堂广招粗通洋文的年少子弟，多来自较早接受西风熏沐的闽粤地区，不乏商人或侨胞的后代，如程璧光的父亲曾在美国经商，萨镇冰、汤芗铭等也是商人子弟。这些青年学生面对主权沦丧和民族沉沦的处境，不惜摒弃原有的科举制度投笔从戎，跻身新式教育，渴望学习新知识，寻求报效国家和强兵救国之路。在这些学堂里，青年学生学习数学、物理、化学和语言，学习西洋的造船和驾驶技术，接受西式的训练，切身感受到中国的落后和政府的腐败，甲午海战的失利更唤醒了学生和海军官兵的民族意识，经常被西方凌辱的处境更激发了他们炽热的强国之梦。国内外进步知识分子和革命党人的宣传与行动，也引导他们对推翻清政府和建立共和国产生更为深切的认识。作为政府创办的各水师学堂管理者尽管极力禁锢学生思想，限制其行动，仍然不能湮灭学生们的反抗情绪。在江南水师学堂，很早就有学生谈论革命，讨论时局，秘密传阅《自由钟》、《扬州十日记》、《嘉定三屠》等书刊，他们无法容忍满清政府的残暴统治，而努力寻求参加革命之路。如学生萨福锵决然离校参加革命军。在烟台海军学校，学生们传阅着黎元洪致山东人民书，有的将手指割断，以表忠义之心。还有一些学生和军官到国外学习或实习，体验到西方的文明，较深刻地了解西方国家的政治制度和思想文化，看到了资本主义发展带来的经济繁荣和军事强盛，越发感受到清政府的懦弱和国力的衰败，越发努力汲取新知识新技术以图报国。萨镇冰、杜锡珪、朱孝先等曾经被选派到英、法等国留学，他们身处异国他乡，都曾亲身遭受过因国家落后和衰弱被洋人歧视和侮辱的耻辱。
孙中山很早就注意争取大清海军官兵。在香港成立了兴中会总部后，孙中山加紧了在新军中的活动，一大批有知识的革命党人渗透到大清海军中，争取了广东最大的军舰之一“镇涛”号炮舰管带程奎光、原“广丙”号巡洋舰管带程璧光兄弟，以及程耀宸、陈廷威等人加入兴中会。在程氏兄弟的努力下，广东水师许多官兵都同情革命，一些人准备参加起义。10月26日，孙中山领导的第一次广州起义即将发动时，由于消息走漏，各路配合不协调，清政府派出军队大肆搜捕起义者，程奎光、程耀宸等50多人被捕入狱，陆皓东等人被杀害。程奎光在狱中身心受到严重摧残，于1898年保释后不久病逝，程耀宸在狱中也被折磨而死。程璧光逃往南洋槟榔屿幸免。程奎光、程耀宸是最早为民主革命献身的海军官兵。
1911年4月27日，赵声、黄兴在广州再次发动武装起义。起事前，以起义指挥部出纳课长李海云负责联络并策反海军。李海云派陆觉生、李箕专门负责策反广东水师。为了加强这方面工作，后又增派了钟义、袁玉云等人。他们先从广州督练公所抄来各军舰及炮台人员的名单，又从香港船厂调查到各舰管带炮手的住所，分头进行联络。他们最初的计划是，由李海云装作督署委员，袁玉云扮侍者，携炸弹上舰逼舰长向水师公所开炮，但这一计划没能实现。起义后，海军肄业生、先锋队员冯超骧在父亲病故的情况下，仍义无反顾地继续参加战斗。水师哨官温带雄率领所部官兵，手执武器奔上街头，准备袭击水师行台，但途中没有佩戴起义白布记号，在路口与黄兴、方声洞的队伍发生误会，温、方二人先后倒下，造成了不应有的损失。
革命党人还组织了多次暗杀行动。熊成基、邝佐治先后计划行刺海军大臣载洵。刘师复、温生才、林冠慈和陈敬岳等人先后暗杀过李准。温生才曾误将清广州将军孚琦当作李准杀死，林冠慈和陈敬岳击伤了李准。
武昌、汉口、汉阳三镇，位于长江中游，地处南北交通要冲的九省通衢之地。三镇间有长江阻隔，无论是北方军队南下进攻武昌，或是革命军北上援助汉口、汉阳，都需要通过长江水上交通，因而水上武装力量在该地区的作战中具有举足轻重的作用。
武昌起义爆发前，停泊在武汉长江段的海军舰只共有长江舰队的炮舰“建威”、“楚豫”、“江元”和巡洋舰队的鱼雷艇“湖鹰”、“湖华”、“列”，以吨位最大的“建威”为旗舰。此外，湖北省地方的巡缉轮船“楚材”、“楚安”、“江清”、“江泰”以及一些木制巡防帆船也在这一江段活动。
10月10日晚新军工程营起义发生后，湖广总督瑞澂立即派人送手令至江中的“建威”舰上，要求海军各舰抵近江岸，用炮火攻击起义部队，并严防革命军渡江。待到湖广总督府的防御无力支撑后，瑞澂便在卫队的护卫下逃上了江中的“楚豫”舰，开往汉口方向德租界附近停泊，以“楚豫”作为临时指挥所，并通过“楚豫”舰的无线电台，向清政府电奏，报告了武昌起义爆发的情况。
得到瑞澂奏报，清政府于1911年10月12日做出部署，调遣两镇陆军前往武昌平乱，同时考虑到武汉三镇地理上的特殊性，从北方进攻武昌必须要渡过长江，水上运输的重要性极高，遂又命令海军提督萨镇冰亲率军舰前往配合陆军作战。
萨镇冰接到电报的时候，海军的主力巡洋舰都不在上海。当时，巡洋舰队统领程璧光正率领海军中最大的巡洋舰“海圻”号远航欧美，参加英皇的加冕典礼并赴美国、墨西哥、古巴慰问华侨。另外三艘巡洋舰“海筹”、“海容”、“海琛”号则在山东、广东海面进行训练和演习。萨镇冰命各巡洋舰火速赶赴武昌，自己则带着“楚有”舰从上海出发。
萨镇冰不及细想，忙做安排。他向各舰发出命令后，对参谋汤芗铭说：“你和我一起乘‘楚有’舰先行，事务人员我不多带了，所有参谋、秘书和副官等事项皆由你一人担之。另外，长江夜航不易，必须从汉口找一个领航员，你先去办好这件事。找到人，我们马上起航。”
两天后，“楚有”舰抵达汉口刘家庙附近江面，而长江舰队的多艘军舰也从九江出发开抵汉口。这样，陆续到达武汉江面上的海军舰艇包括“楚有”、“建安”、“建威”、“江元”、“楚豫”、“楚泰”、“楚谦”等炮舰和“湖鹰”、“湖隼”、“湖鹗”及“辰”、“宿”等鱼雷艇。这些舰艇虽非当时海军的一级主力舰艇，但各备舰炮，行动灵活，如全力配合杀气腾腾而来的北洋新军，则武昌起义军的形势将十分危急。
萨镇冰的座舰是“楚有”舰，这艘780吨的浅水炮舰，还是张之洞留给清末海军的一份“遗产”。1904年，张之洞任湖广总督时，曾筹措白银近236万两，向日本川崎造船厂订购了“楚有”、“楚泰”、“楚同”、“楚豫”、“楚观”、“楚谦”六艘同型炮舰。1907年，六舰分两批先后到华，上面各装备120毫米主炮2门，76毫米和25毫米副炮2门。
萨镇冰奉命赶赴武汉时，武汉的局势已相当混乱。起义爆发后，经过一整夜的混战，武昌黄鹤楼头树起了十八星的革命党旗帜。而湖广总督瑞澂早就狼狈地洞墙而出，乘“楚豫”舰逃向江中。11日、12日两日，武汉三镇已为起义军所控制，还宣布成立“湖北军政府”。更令萨镇冰想不到的是，军政府推举的都督，竟然是新军二十一混成协的协统黎元洪。
黎元洪这个人，早年进入北洋水师学堂学习，是萨镇冰的学生，后来服役于北洋海军，曾任“镇远”舰炮弁、“广甲”舰管轮。他曾亲身参加过甲午年的黄海海战，据说战舰沉没后他在海上漂了10多个小时，仗着年轻力壮，侥幸游泳上岸，然后从朝鲜徒步翻山越岭，返回旅顺。再后来，清廷裁撤海军，他就投奔了张之洞，在张之洞手下修过炮台，管过骑兵，练过新军，办过军事学堂，积功累升至协统，而且曾一度受命兼管长江舰队。这样说来，原归属湖广的六艘“楚”字号舰，还都曾在黎元洪的管辖之下，当然也包括了萨镇冰现在所乘坐的“楚有”舰。
萨镇冰一到汉口就听说“建威”舰帮带朱孝先和见习士官郑礼庆是革命党，他们不但平时散布反满言论，而且在武昌事起后，密谋响应，公开劝说本舰管带起义易帜。与此同时，黎元洪也把给长江舰队统领沈寿堃的一封信送到了“楚泰”舰上，劝他率队起义。偏偏此时沈寿堃并不在“楚泰”舰上，于是这封策反信从“楚泰”又传到了“建威”。朱孝先、郑礼庆得到这个消息后，加紧策反“建威”舰管带。这个管带本来还犹豫不决，见到黎元洪这封言辞恳切的信，心有所动，于是招来“楚泰”、“江元”二舰管带商量办法，可他们都搞不清楚全舰上下的人心所向，只好决定看看再说。15日凌晨1时，萨镇冰乘“楚有”舰到达汉口。萨镇冰老统制的到来，令人心浮动的局面有了改观。本就摇摆不定的“建威”管带，立刻拿着黎元洪的信向萨镇冰做了汇报。同时，为了给自己留一手，他又默许鼓动兵变的朱孝先、郑礼庆，连夜乘小艇离舰登岸而去。
接到“建威”管带的报告，萨镇冰心中波涛冲荡，焦虑异常。他知道，自己是军中主帅，各舰军官中不少人是他多年来一手栽培的子弟。现在，他必须凭自己的威信和镇定稳住军心。他对汤芗铭一字一顿地说：“向各舰传我的命令：接令后，各舰即行戒严，收回系于舰舷之小艇，舰上人员不得随意往来，舷梯不得随意放落；夜间严加防守，遇有可疑之船，即行攻击。”
黎元洪给萨镇冰写了封言辞恳切的策反信，讲明革命党人发动武昌起义，纯粹是因为不甘再受专制腐败的清朝政权奴役，为了给四万万同胞寻求自由光明的未来，乃不惜奋斗牺牲，首张义帜，全国马上就会闻风响应，革命成功在即，清朝覆灭可期。希望各舰管带认清形势，率舰起义，以助驱逐鞑虏，光复中华伟大事业的成功，不要错认形势，助纣为虐，以致遗恨终生。萨镇冰看着信，尤其是读到“谁无肝胆，谁无热诚，谁非黄帝子孙，岂有甘做满族奴隶，而残害同胞耶”等句，心里万念丛杂，百感交集，一时理不清头绪。此时，各巡洋舰正全速赶往武汉，汉口附近江面上还停泊着数十艘列强军舰，英国驻华公使朱尔典还请与萨镇冰有私交的英国驻长江舰队提督温思乐前来致意，请求中国海军采取作战行动前知会英方，并希望战火不至于蔓延到租界。其实，这也正是让萨镇冰颇为焦虑的。他担心一旦战火烧及租界，列强难免引庚子年先例，以保护侨民租界为名展开军事行动。一旦外国军事介入，局面就更难控制了。想到此，萨镇冰要求各舰不要采取进一步的行动，炮击城区要避开租界。
海军舰艇在武汉段长江江面，首先的任务便是阻断长江水上交通，陷汉口、汉阳的革命军于孤立境地，同时配合从北方南调的清军进攻革命军，夺取汉口。
18日早晨6时，从北方第二次运兵而来的清军军列驶抵汉口东北郊的刘家庙车站时，遭到汉口方向民军二三千人的进攻。见状后，萨镇冰亲自率领“海琛”等军舰前往京汉铁路沿线江岸炮击革命军。至下午3时，革命军以优势兵力攻占了汉口刘家庙车站，海军舰只则转而驶向革命军的阵线后方沿岸实施炮击，战斗中“海琛”舰用副炮共发射了27发，也遭到革命军行营炮还击击中数发，但损伤不大。当晚7时，在海军炮火的配合下，清军又重新夺回了南下运兵的重要集散地刘家庙车站。
在革命军方面，长江水上交通对于守住武汉三镇的重要意义，也不言而喻。湖北军政府成立后，在其下辖的军队中，就编有长江水师和荆襄水师两支水上武装。不过其装备的船只多是原清政府水警、巡防队使用的旧式风帆动力或人力木船，火力极弱，根本无力和清政府海军的军舰对抗，充当的只是帮助运输兵员、为北岸汉口汉阳革命军提供物资补给、保持两岸间运输往来的任务。当清政府军舰耀武扬威在江上炮击革命军时，革命军手中的战船无力还击，只得避让。
19日上午，革命军再度组织对刘家庙车站发起进攻，在炮队的炮火掩护下，以骑兵发动冲锋，一度进展颇为顺利。上午10时许，萨镇冰率海军舰只临岸开火，舰炮口径大，火力猛，使革命军颇受损失，被迫放慢了进攻。至中午，海军舰只因弹药缺乏而回驶阳逻一带的临时驻泊地进行补给，革命军遂重新发动进攻，于下午3时许占领刘家庙车站。
经过连日的相持，10月26日，清军计划夺取刘家庙附近的造纸厂革命军阵地。为配合清军陆军的行动，萨镇冰出于火力和防护能力等方面的综合考虑，挑选“海容”、“海筹”、“海琛”三艘主力舰编为一队，拂晓时分亲自率领三舰从阳逻驻泊地上驶，利用天色未明的时机，悄悄潜行抵达谌家矶附近江面。天明后，三舰抵近江岸以舷侧炮朝向民军造纸厂附近阵地开火，三艘海字舰每舷方向共可使用150毫米口径炮6门、105毫米口径炮12门，是当时武汉战场最凶猛的火力群。
战后统计，民军在海字舰的猛烈炮击中死伤惨重，驻守该地的步兵第二协谢元恺标受伤近200人，亡500余人，阵线立即崩溃。
10月27日，清军继续压迫汉口的革命军阵地，萨镇冰率领军舰继续驶至革命军刘家庙阵地侧翼江面发起炮击，压制了革命军炮队的炮火。战至当日下午，清军重新攻占了刘家庙。
10月28日，清军乘势攻向汉口街市。当天下午3时20分起，萨镇冰率领军舰向汉口对岸的武昌青山革命军炮兵阵地猛轰，阻止其用炮火隔江支援汉口革命军。革命军炮队装备的主要是75毫米口径等小口径行营炮，火力根本不是海军舰炮的对手，约一个小时的炮战后就被彻底压制，清军陆军则借机攻占了汉口玉带门一带街市。
经过一天的战斗，萨镇冰亲眼见到无数革命军战士年轻的生命死于自己的炮火下，他心情压抑，一语不发，整整两天，没有一刻安眠，也几乎水米不进。此时，汉口江面集结着“海筹”、“海琛”、“海容”、“江贞”、“楚同”、“楚泰”、“楚有”、“楚豫”、“辰”、“宿”、“湖隼”、“湖鹰”、“湖鹗”13艘舰艇。另有“建安”、“江利”、“列”三艘舰艇被派往江西；“飞鹰”、“建威”、“江元”三舰被派往安徽；“镜清”、“南琛”、“楚谦”、“联鲸”、“登瀛洲”、“策电”、“楚观”、“张字”、“湖鹏”九艘舰艇则被派往江宁。萨镇冰此时已把指挥位置从“楚有”舰转到了“海容”舰。28日晨，革命军突然向舰队炮击后，萨镇冰急忙命各舰马上编队。13艘舰艇一边编队，一边用炮火进行压制射击。但是，此刻几乎所有各舰的炮手都不再瞄准，“海筹”舰的正副炮手相约不再屠杀革命军，他们的舰炮左一发右一发，有的打到天上，有的打进江中。应付了大约20分钟，萨镇冰见各舰实在已经无心作战，为保全舰艇，命令各舰自行机动，脱离战场，朝下游撤退而去。下午，萨镇冰带三艘“海”字号巡洋舰重新回到上游，向对岸射击了一个小时，然后匆匆转舵而去。
胜利并没有给萨镇冰带来任何愉悦，相反，这一天对萨镇冰来说充满煎熬。在军舰脱离战斗驶向下游的时候，萨镇冰对身边的汤芗铭说：“如今，我左右都是罪人了！”他必须做出自己的政治抉择——不是成为杀人的屠夫，就是成为王朝的逆臣。对于王朝时代最后一位海军军人来说，这是痛苦的。
整个舰队已如堆满干柴，一点就着。首先开始发动的是“海琛”舰的正电官张怿伯和驾驶二副杨庆贞，他们联系了三副高幼钦、见习士官阳明，杨、张甚至密谋要杀死满族管带荣续。此后，他们又广泛发动官兵，联系了帮带林永谟、轮机长王齐寰、副电官叶东伟等军官，水手头目李春清、一等水手刘文才、号手王春山等也加入进来，并在士兵中发动，积极准备起事。张怿伯还带头鼓动大家暗中签订盟单，他们特意像江湖帮会或圆桌骑士那样把名字签成一个圆形，以备万一。在“海筹”舰，管带黄钟瑛、正电官何渭生也倾向革命。为了方便各舰互通声气，何渭生就与“海容”舰正电官金琢章以同学关系利用无线电通信暗中联络，并编订了12种英文密码。在“海容”舰，除了金琢章之外，大副饶涵昌、枪炮副陈世英、总伡甘发苗、大伡饶秉钧、煤饷副严寿华、三副郑畴刚、蒋斌等无不暗中倾向革命。“海筹”、“海容”、“海琛”等军舰上革命情绪也在迅速蔓延。
“海容”舰管带喜昌、帮带吉升，“海琛”舰管带荣续等都是满人。汤芗铭担心一旦起事，危及坐镇海容舰的萨镇冰，即约“江贞”舰管带杜锡珪劝萨镇冰移驻“江贞”舰，以“江贞”舰为旗舰。萨镇冰自然明白他们的意思，但并不说破，当即移住“江贞”舰，并且传令：“当今江水渐退，为防止军舰搁浅，以后只准小火轮配合陆军作战，没有我的命令各舰不得轻动参战。”在历史的十字路口，萨镇冰和他的舰队何去何从？