Онезорге пришел к Гитлеру с предложением плана создания атомной бомбы в июне 1942 года, всего через несколько дней после обсуждения «Уранового проекта» на совещании у фон Шпеера. Беседа проходила как раз в день 70-летия рейхсминистра почты, и фюрер, возможно из уважения к своему старому партайгеноссе, не отверг сразу его прожекты, а попросту отшутился: «Любопытное дело: не кто иной, как главный почтмейстер, обещает нам „чудо-бомбу“». Однако Онезорге оказался человеком упорным и от своей идеи не отступил. Он снова и снова возвращал Гитлера к мысли о возможности разработки ядерного оружия. Рейхсминистр использовал также свою дружбу с «придворным» рейхсфоторепортером по фамилии Хоффманн, которому фюрер безгранично доверял, попросив его похлопотать о своем проекте. Известно, что капля камень точит. Так и усилия Онезорге не пропали даром: Гитлер дал добро на реализацию проекта. Рейхсминистерство почты открыло крупный исследовательский центр в Мирсдорфе под Берлином и назвало его «Ведомство по особым физическим вопросам». Для обеспечения нового научного подразделения кадрами Онезорге решил привлечь специалистов, не участвовавших в «Урановом проекте». Он заключил договор с известным ученым Манфредом фон Арденне, который не был физиком-атом-ником в чистом виде, однако слыл блестящим экспериментатором. Таким образом, к исследовательской работе института в Мирсдорфе подключился руководимый фон Арденне научный центр в берлинском районе Лихтерфельде.

Ученые совместно занимались проблемами расщепления изотопов урана. Они поставили перед собой цель добыть «начинку» для будущей атомной бомбы. К этим работам, помимо Рейхсминистерства почты, были подключены также Управление по вооружению сухопутных сил и СС.
Однако вскоре возникли трудности производственного характера. Для «настоящей» атомной бомбы требовалось не менее 50 кг высокообогащенного урана. Мощного ядерного реактора, с помощью которого можно было бы получить необходимую массу, у Манфреда фон Арденне не было. Рейхсминистерство почты располагало лишь тремя экспериментальными установками, расположенными недалеко от Берлина, в курортном городке Бад-Сааров. Они были переданы в распоряжение руководителя научного центра в Лихтерфельде и с 1944 года начали использоваться для отделения изотопов урана. Кстати, уровень секретности проекта был столь высок, что эти установки удалось обнаружить лишь в 2003 году!
Получать высокообогащенный уран таким способом можно было в очень ограниченном количестве: за час одна установка вырабатывала около 0,1 г урана-235. То есть за 10-часовой рабочий день производился 1 г, а на трех установках — 3 г этого радиоактивного вещества. За год набегало всего 300 г урана. Такого количества было недостаточно для создания полноценной атомной бомбы.
Поэтому немецкие атомщики пришли к идее ядерного взрыва малой мощности. По их замыслам, необходимую для этого критическую массу радиоактивного вещества можно было снизить путем сочетания расщепления ядра с ядерным синтезом. Предполагалось использовать так называемые рефлекторы, также значительно уменьшающие порог критической массы. Ученые подсчитали, что в случае применения подобных хитростей изготовление вполне боеспособной бомбы, для которой потребовалось бы лишь несколько сотен граммов высокообогащенного урана, реально. Таким образом, могла быть создана «гибридная бомба», основанная на принципах как расщепления, так и синтеза данного радиоактивного вещества. Сегодня ее назвали бы «грязной бомбой» — не разрушающей, но заражающей все вокруг.
Такая бомба вполне могла найти практическое применение в качестве тактического ядерного оружия. Учитывая небольшой радиус действия, она была бы пригодна для использования, например, в крупном сражении. Есть факты, свидетельствующие о том, что в высших кругах СС такая вероятность обсуждалась. Но в целом отношение к «гибридным бомбам» было скептическим, ведь они обладали ограниченными возможностями. Поэтому использование подобного оружия на Восточном фронте нацисты считали бессмысленным. Была, правда, мысль использовать «гибридную бомбу» для терактов в стратегически важных городах стран антигитлеровской коалиции. Это, как считалось, могло бы стать достаточно эффективным средством давления на возможных переговорах.