Heliostaten sind wissenschaftliche Instrumente, die mithilfe eines Spiegels das Licht der Sonne in eine bestimmte Richtung reflektieren. Da sich die Position der Sonne im Verhältnis zur Erde im Laufe des Tages ändert, haben die meisten Heliostaten eine Art Mechanismus eingebaut, um diese Bewegung zu verfolgen. Einfache verwenden ein gewöhnliches Uhrwerk, um der Sonne zu folgen, während komplexere Heliostate Tracker enthalten, die die Position der Sonne am Himmel erfassen, oder eine Mikroprozessorsoftware enthalten, die den Sonnenwinkel während des gesamten Sonnenjahres kompensiert.
Das Wort Heliostat setzt sich aus dem griechischen Wort für „Sonne“, helios und dem Wort für „still“ oder „stationär“, stat zusammen und scheint Mitte des 18. Jahrhunderts geprägt worden zu sein. Wie bei vielen wissenschaftlichen Erfindungen aus dieser Zeit wurde auch dem Gerät eine Reihe von Erfindern zugeschrieben, sodass unklar ist, wer tatsächlich dafür verantwortlich ist. Die häufigste Verwendung von Heliostaten im 18. Jahrhundert war für astronomische Beobachtungen und optische Experimente. Im 20. Jahrhundert wurden Spiegelanordnungen in einer Reihe von hauptsächlich wissenschaftlichen Anwendungen verwendet, darunter Stromerzeugung, Astronomie, Architektur und Solarbeleuchtung.
In gewisser Weise funktioniert der Heliostat ähnlich wie die Sonnenblume, die die Bewegung der Sonne über den Himmel verfolgt, um die Belichtung zu maximieren. Mechanische Heliostaten funktionieren auf ähnliche Weise und normalerweise mit dem gleichen Endziel, die Energie der Sonne zu nutzen. Der grundlegendste Heliostat umfasst ein schwenkbares Uhrwerk mit einem darauf positionierten Spiegel, um den Lauf der Sonne am Himmel zu verfolgen und ihr Licht auf einen bestimmten Punkt zu reflektieren. In einer Laborumgebung, in der das Gerät verschoben werden kann, um Änderungen des Sonnenstands auszugleichen, ist diese Art von Gerät ausreichend. Komplexere automatisierte Heliostate verwenden Software und Sensoren, um sich in Bezug auf die Sonne zu orientieren. Unternehmen, die Heliostaten verkaufen, um architektonische Lichtakzente oder integrierte Beleuchtungslösungen zu setzen, bieten diese normalerweise mit eingebetteten Mikroprozessoren an, die in der Lage sind, Sonnenpositionierungsalgorithmen zu berechnen.
Riesige Anordnungen von Heliostaten, die Licht zu bestimmten Orten und Verteilungssystemen reflektieren, finden sich in Hochhäusern, auf Solarparks, als architektonische Effekte auf Bauwerken auf der ganzen Welt und in vielen Astronomielabors. Der Einsatz von Heliostaten in der Architektur nimmt zu, da Sonnenlicht eine effektive, kostenlose und angenehme Umgebungsbeleuchtung darstellt. In Laboren werden Heliostaten für Sonnenbeobachtungen, einschließlich Messungen der Sonnenstrahlung, sowie für die Energieerzeugung, Wärmeerzeugung und andere Anwendungen verwendet. Viele Labore haben auch Siderostate, die für die Verfolgung anderer Sterne als der Sonne entwickelt wurden.