《Aerospace》：Virtual Reality Exergaming for Future Moon-Base Habitation: A Scoping Review of Current Evidence and Research Gaps
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月球是扩展太空探索的重要焦点，既作为测试场地，又作为行星际任务的连接网络。随着长期月球基地居住的临近，太空乘员的运动和娱乐设施正成为维持生理和心理健康的重要途径。本综述聚焦于虚拟现实运动游戏干预在月球相关训练表现及潜在长期天体居住中的效能。研究人员使用与运动和
月球是扩展太空探索的重要焦点，既作为测试场地，又作为行星际任务的连接网络。随着长期月球基地居住的临近，太空乘员的运动和娱乐设施正成为维持生理和心理健康的重要途径。本综述聚焦于虚拟现实运动游戏干预在月球相关训练表现及潜在长期天体居住中的效能。研究人员使用与运动和月球相关的术语，对五个不同搜索引擎的数据库进行了筛查。纳入标准包括与太空或地面模拟相关的人群，采用虚拟现实或运动游戏类型的训练干预，在不同重力条件下具有生理或心理运动结局。最终共筛选出七篇全文文章进行综述。综述结果表明，基于虚拟现实的运动游戏可作为一种轻量、便携且有趣的运动工具，适用于太空相关任务。尽管与非虚拟现实工具相比，运动游戏在动机、感知劳累、情绪、焦虑水平、依从性和享受等心理参数方面有显著改善，但生理改善并不显著。虚拟现实运动游戏在月球训练、操作和居住方面具有多种潜在应用，因其有望改善生理和心理运动指标。
1. 引言
月球探索重新激发了人类返回月球的兴趣。月球作为技术开发和生命支持系统的测试场地，有助于理解在太空生活和工作中的挑战。建立永久居住地需要运动与娱乐设施，以改善健康、心肺代谢表现、体力活动水平和肌肉耐力，并促进技能习得。月球重力约为地球的六分之一，这种低重力环境会损害神经认知、肌肉质量和骨矿物质密度，并引发心理问题。目前国际空间站（ISS）上的运动方案虽可部分抵消失重影响，但存在设备笨重、运动模式单一等局限。虚拟现实运动游戏（VR exergaming）是一种结合数字体育与交互游戏的平台，具有轻量、紧凑和多功能潜力，可作为未来月球基地的运动和娱乐干预手段。本综述旨在评估VR运动游戏在长期地外居住（尤其是月球）中的应用潜力，并确定运动强度有效性及设备技术要求。
2. 材料与方法
2.1 检索策略
本范围综述遵循PRISMA指南，在PubMed、Science Direct、Scopus、IEEE Xplore和Google Scholar五个数据库中进行了检索，采用布尔格式关键词，例如“space”与“virtual reality exercise”或“exergame”组合。补充检索灰色文献以增加全面性。检索时间为2025年10月至12月，纳入2015年至2025年12月间发表的英文全文文章。使用PICO（人群、干预、比较、结局）标准筛选，排除会议摘要、书籍章节、评论等。最终纳入7篇满足标准的文献。
2.2 文章回顾与评估
最终纳入的7篇文章主要属于横断面研究、综述和模拟研究。由于纳入研究在方法学、设计、人群和结局指标上存在异质性，未进行正式质量评价和定量荟萃分析，而是采用描述性主题综合来映射现有证据、识别共同主题和知识空白。
3. 结果
3.1 实证发现
多数纳入研究为低质量设计，包括文献综述、小样本试点研究和研究方案。由于结果异质性，无法进行荟萃分析。综述发现，基于VR的运动游戏可作为太空相关任务的轻量、便携且有趣的运动工具。VR运动游戏的运动强度分类为中等至剧烈。与非线性VR工具相比，VR运动游戏在动机、感知劳累、情绪、焦虑水平、依从性和享受等心理参数上显著改善，但生理改善不显著。
3.2 基于虚拟现实运动游戏的生理剂量反应与强度
VR运动游戏可达到中等至剧烈运动强度，具有剂量高效的特点。Keller等人的队列研究显示，将VR划船运动游戏集成到M-MED设备中，可改善生理表现并增强动机、感知劳累、情绪和依从性，但心率和耗氧量方面的生理表现无显著差异。Ciocca等人的综述指出，精英运动员在运动游戏版本中生理反应较低，男性运动员仅达到个体最大心率的57–64%，女性则达到67–82%，最大摄氧量仅达个人最大值的40%。
3.3 基于虚拟现实运动游戏的技术、机械和硬件规格
设计VR运动游戏须考虑散热、湿度控制、结构完整性、电源限制和噪音。质量与体积是主要限制，运动游戏设备需适应约9 m
3的居住空间，尺寸限制为宽34.29–53.34 cm、高34.29 cm、深19.05 cm，重量限制10.6 kg，且需承受181 kg的阻力负荷。头戴式显示器（HMD）价格从479美元到5599美元不等，但可能引起晕动症。无线高分辨率头显更受推荐。重力对运动游戏设计有重要影响，涉及真实性、情感、挑战、多样性和社交性五个方面。现有运动游戏多依赖视觉和振动反馈，对非站立动作和多感官交互支持不足。
4. 讨论与启示
4.1 将虚拟现实运动游戏作为月球运动工具的潜在意义
VR运动游戏可提供类似地球环境的模拟，有助于缓解航天员缺乏运动和娱乐的心理生理问题。其轻量、紧凑、多功能特性可降低发射载荷成本，并支持在线连接，减少社交隔离。月球基地中可设计多用途的“工作-休闲-运动”房间以提高空间利用效率。VR运动游戏能提升动机和情绪，但现有设备存在使用时间限制，单台设备难以满足多人长时间使用需求。
4.2 基于运动游戏的锻炼设备的推荐规格
现有空间运动设备如ARED、T2跑步机和CEVIS虽能提供足够强度，但体积大、灵活性和适应性不足。VR运动游戏可与传统设备结合，提高运动趣味性和多样性。同时，模拟微重力环境极为困难，且现有VR运动游戏在缺乏机械负荷时无法完全防止骨密度流失和肌肉萎缩。未来应开发更紧凑、多功能的设备，并考虑生命支持约束下的短时间运动方案。
4.3 太空探索和月球居住的基于运动游戏的研究未来方向
VR模拟可改善心理认知熟悉度，也可能适用于太空旅游。未来的运动游戏设计应结合运动学和技能习得原理，考虑不同重力条件下跳跃等移动策略，并集成跳跃平台等机制。为维持可持续性，需回收VR硬件材料，减少太空垃圾。同时，限制居住时长（约6个月）以降低风险。
4.4 虚拟现实运动游戏在地球、轨道、月球和火星栖息地应用的比较考虑
尽管不同栖息地在重力、任务时长和环境条件上存在差异，但运动娱乐设施都需要高效利用空间、设备适应性和多功能性。VR运动系统可作为可配置平台，适应不同环境的生理和操作要求，但并非标准化设备，需针对各环境进行调整。
4.5 本综述的局限性
本综述仅纳入7项研究，证据有限，无法进行定量分析。多数研究在地面模拟环境中进行，缺乏真实月球场景。VR长期使用可能导致晕动症，且缺乏低重力下运动游戏的运动学数据。此外，月球上习得的运动技能能否迁移至地球尚不明确。因此，结果仅为探索性综合，需谨慎解读。
5. 结论
本范围综述发现了支持VR运动游戏应用于未来月球基地居住的初步证据。尽管文献有限，但现有研究表明VR运动游戏可实现轻至剧烈强度，并增强参与度、动机、情绪和依从性，而生理参数无明显优势。其轻便、紧凑和便携特性适用于空间受限的任务。然而，针对月球的综合生理、生物力学和操作结局的研究仍然稀缺。未来应优先在模拟月球环境下开发和验证VR运动游戏系统，以形成基于证据的建议。目前证据应视为初步的，旨在识别潜在应用和研究空白，而非提供最终的实施建议。
