Leonel graduou-se em engenharia mecânica aeronáutica no Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA). Fez o mestrado em engenharia e tecnologia espaciais no INPE e o doutorado em física teórica na Universidade de Oxford, no Reino Unido. Ingressou no INPE em 1982.
De 2002 a 2004, coordenou a área de engenharia e tecnologia espacial do instituto. Foi gerente do programa CBERS de 2002 a 2005 e diretor substituto de 2001 a 2005. Em 2005, assumiu interinamente a direção. Entre 2007 e 2011, integrou o Conselho Técnico-Científico do INPE.
Satélites e cooperação com a China
Como coordenador de engenharia e tecnologia espacial, Leonel participou das reuniões que definiram etapas do desenvolvimento dos satélites sino-brasileiros. Em julho de 2004, apresentou o andamento do CBERS-3 durante um encontro com representantes chineses na Agência Espacial Brasileira, em Brasília. O projeto havia chegado à fase em que seriam detalhados o cronograma e os equipamentos a utilizar.
O programa compartilhava entre Brasil e China o desenvolvimento de satélites de observação da Terra. Nas reuniões de 2004, foram discutidos os próximos equipamentos e o fornecimento das imagens aos usuários, além das possibilidades de cooperação em outras áreas da tecnologia espacial.
Direção do INPE
Leonel foi nomeado diretor em maio de 2012, em substituição a Gilberto Câmara, que dirigia o instituto desde dezembro de 2005. Sua nomeação foi publicada no Diário Oficial da União de 14 de maio. Permaneceu na direção até 2016, quando Ricardo Galvão assumiu o cargo.
Em setembro de 2015, assinou, em nome do INPE, um acordo de cooperação com a Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP). O acordo previa apoio a projetos de pequenas empresas sediadas em São Paulo para o desenvolvimento de tecnologias, sistemas e equipamentos relacionados às atividades espaciais.
As propostas seriam apresentadas por meio do Programa Pesquisa Inovativa em Pequenas Empresas (PIPE). O INPE participaria da escolha dos temas e da avaliação dos projetos, enquanto a FAPESP administraria os financiamentos e acompanharia os resultados. A cooperação foi estabelecida por cinco anos.
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