Les héliostats sont des instruments scientifiques qui utilisent un miroir pour refléter la lumière du soleil dans une direction spécifique. Étant donné que la position du soleil par rapport à la Terre change tout au long de la journée, la plupart des héliostats ont une sorte de mécanisme intégré pour suivre ce mouvement. Les plus simples utilisent un mécanisme d’horlogerie ordinaire pour suivre le soleil, tandis que les héliostats plus complexes incluent des trackers qui détectent la position du soleil dans le ciel ou intègrent un logiciel de microtraitement qui compense l’angle du soleil tout au long de l’année solaire.
Le mot héliostat est un composé du mot grec pour soleil, hélios, et du mot pour immobile ou stationnaire, stat, et il semble avoir été inventé au milieu du XVIIIe siècle. Comme pour de nombreuses inventions scientifiques de cette période, un certain nombre d’inventeurs ont été crédités pour l’appareil, ce qui ne permet pas de savoir qui en est réellement responsable. L’utilisation la plus fréquente des héliostats au XVIIIe siècle était pour les observations astronomiques et les expériences optiques. Au 18e siècle, des réseaux de miroirs ont été utilisés dans une gamme d’applications principalement scientifiques, notamment la production d’électricité, l’astronomie, l’architecture et l’éclairage solaire.
À certains égards, l’héliostat fonctionne un peu comme le tournesol, qui suit le mouvement du soleil dans le ciel pour maximiser l’exposition. Les héliostats mécaniques fonctionnent de la même manière, et généralement avec le même objectif final d’exploiter l’énergie du soleil. L’héliostat le plus basique implique un mécanisme d’horlogerie pivotant avec un miroir positionné dessus pour suivre la progression du soleil dans le ciel et refléter sa lumière jusqu’à un point défini. Dans un laboratoire, où l’appareil peut être déplacé pour compenser les changements d’angle du soleil, ce type d’appareil est adéquat. Des héliostats automatisés plus complexes utilisent des logiciels et des capteurs pour s’orienter par rapport au soleil. Les entreprises qui vendent des héliostats pour fournir des accents d’éclairage architectural ou des solutions d’éclairage intégrées les proposent généralement avec des microprocesseurs intégrés capables de calculer des algorithmes de positionnement solaire.
Des réseaux massifs d’héliostats qui réfléchissent la lumière vers des emplacements et des systèmes de distribution spécifiques peuvent être trouvés dans des immeubles de grande hauteur, dans des fermes d’énergie solaire, en tant qu’effets architecturaux sur des structures partout dans le monde et dans de nombreux laboratoires d’astronomie. L’utilisation des héliostats dans l’architecture se développe, car la lumière du soleil est un éclairage ambiant efficace, gratuit et agréable. Dans les laboratoires, les héliostats sont utilisés pour les observations solaires, y compris les mesures du rayonnement solaire, ainsi que pour la production d’énergie, la génération de chaleur et d’autres applications. De nombreux laboratoires ont également des sidérostats, conçus pour suivre les étoiles autres que le soleil.