火星定居任务（英语：Mars to Stay）是指首批登录火星的宇航员应定居于火星的任务建议。在这些先驱宇航员认定火星有充足的条件供人类定居后，未使用的应急返航器将被回收并用作兴建居住设施。提倡者认为火星定居任务既可以降低火星任务的成本，并在火星设立永久殖民设施。阿波罗计划宇航员巴兹·奥尔德林支持此建议，并在多个论坛中提出“忘掉月球，前往火星吧！” ，并于2013年6月提出“将火星经营成人类居住地，〔使人类〕成为跨行星物种”的载人太空任务。 2015年8月，奥尔德林联同佛罗里达理工学院，为美国国家航空航天局设计出一个规划总纲，提出在2040年之前进行火星殖民的十年任务。 Mars Underground、Mars Homestead Project／Mars Foundation、火星一号以及火星艺术家社群（Mars Artists Community）等倡导团体和商业组织均将火星定居任务定为发展策略。
火星定居任务的架构最早是由乔治·赫伯特在火星项目VI工作室的于1996年的研讨会上题为“前往火星的单程路”的演说中提出。
火星任务中最困难的部分之一是将宇航员撤离火星并送返地球，故此单程前往火星的想法曾多次被提出。例如，太空运动活跃人士布鲁斯·麦肯齐（Bruce Mackenzie）曾在1998年国际太空发展会议中发表题为“单程前往火星——在首次（火星载人）任务中展开永久性殖民”的演讲，当中提出宇航员无需返回地球将降低火星任务的困难性和开销，故首次火星任务就应该让宇航员定居而非纯粹短暂停留火星。
2004年，亚利桑那州立大学教授保罗·戴维斯亦于纽约时报发表过相似的论述。他建议太空定居任务可由四名宇航员组成殖民地，并配备一个小型核反应堆和数辆火星车。这些宇航员将自己制造氧气、种植事物，甚至使用火星上的原材料进行建设；再加上来自地球的食品、医疗用品和替换零件供应，殖民地便能长久维持运营。
在不同的火星定居任务架构下，首批前往火星的人类一般设定为六人团队。首次登陆后，后续的火星任务将提高火星人口至30人，从而开始火星的殖民。有别于月球，火星表面蕴含一些对维护一个强大、成熟和工业化的人类社区必要的自然资源和元素。设置永久的火星定居点被认为是最有效能确保人类成为一个可以在太空穿梭的跨行星物种。
根据奥尔德林的提议，参与火星定居任务的宇航员将按照以下时间表参与不同的工作。
奥尔德林指出：“谁会知道会有怎样的发展。第一代可以在那里退休，或者我们可以把他们带回来。”
华盛顿州立大学的德克·舒尔茨-马库奇和亚利桑那州立大学的保罗·戴维斯在《人类火星任务：殖民于这红色星球》 一书中提出他们的任务计划提到：
宇航员将定期获得地球的补给。这个提案在多个公众平台上获得了讨论。
2012年，由荷兰企业家巴斯·兰斯多普（Bas Lansdorp）领导的民营太空项目“火星一号”提出了一项单向前往火星的人类定居任务的建议，旨在在火星上建立一个永久性人类殖民地。 该项目提议在2018年之前向火星发射一通讯卫星和探路者着陆器，经过几个阶段后，在2027年将四名宇航员降落在火星上永久定居；然后每两年会有新的一组四名宇航员前往火星。该项目收到了二十万份申请，当中2500份申请提供了完整资料供该项目考虑，最后从中有100名申请人获选。在2016年的培训开始之前，获选者被进一步筛选至六个四人组。项目曾希望真人秀节目、参与者费用和捐款能够为该项目筹集资金。
然而此项目被专家批评为“骗局”和“妄想”。2019年1月15日，法院裁定将组织清盘，使其进入破产管理程序。
为回应EarthLight Institute在NewSpace 2012的“Mars Colony 2030”项目以及火星一号的宣布之后的反馈，Eric Machmer提出了“会合级任务”，并倾向于停留（如果低重力、辐射和其他因素不会造成紧迫的健康问题）。如果在550天为周期的发射窗口期间没有观察到不利的健康影响，定居者将继续研究和建设到多一个550天的周期。与此同时，额外的船员和补给将继续抵达，开始他们自己的550天评估期。在随后的550天内重复进行健康测试，直到证明人类在火星上的生存能力得到证实。一旦证实人类定居者可以在没有负面健康影响的情况下生活在火星上，紧急返航器将被回收到永久性研究基地。
最初的探索者将设备留在轨道上，或在离主要定居点相当远的着陆区。后续的任务可更容易、更安全地进行，如果在运输或着陆过程中发生事故，则仍然会有备用设备。
大型地下加压栖息地将是人类定居的第一步。罗伯特·祖布林博士在其作品《直达火星》（）的第一章中，提出可以利用容易生产的火星砖在山腰或地下建造成罗马式中庭。在栖息地建设的初始阶段期间和之后，可在地表部署硬塑料辐射和耐磨网格球顶，以供居住和种植作物。新兴工业将开始使用本土资源并生产塑料、陶瓷和玻璃。
火星地球化的长期工作需要经历全球变暖的初始阶段，以从火星风化层释放大气并创造水循环。Zubrin描述了三种全球变暖的方法，并建议最好将它们一起部署：轨道镜（英语：Space mirror (climate engineering)）加热表面、地面工厂将卤化碳排放到大气中、以及可以散布可以用水、氮和碳进行代谢并产生氨和甲烷（这些气体将有助于全球变暖）的细菌。在火星地球化工作正在进行的同时，火星的定居点建设将同步进行。
祖布林在他1996年出版的书《火星项目》中承认，在未来几个世纪，任何火星殖民地都将部分依赖地球。然而，祖布林认为火星能盈利的原因有两个。首先，火星可能蕴藏大量未被开采的，与银相同或更高价值的金属，此类矿石可以在地球上出售以获取利润。其次，氘——一种极其昂贵但对尚未存在的核聚变发电行业必不可少的燃料——在火星上的浓度是地球上五倍。在这种范式下，移民到火星的人类应有一个产业；工资成本会很高而会吸引人们定居火星。由于火星上的劳动力短缺以及随之而来的高薪，火星文明和对每个人生产力的重视被提议作为未来技术和社会进步的发动机。
在《直达火星》的第五章中，祖布林提出了辐射和零重力可能对于人类过于危险。他认为在太空中呆了较长时间的宇航员的发病发病率确实会增加，但幅度很小同样，虽然零重力会为定居者带来了挑战，但一旦定居者到达火星表面，所有火星定居任务计划都假定肌肉组织和免疫系统活力几乎完全恢复。一些实验测试了这一假设，例如火星重力生物卫星，但直到人类生活在火星重力条件下（地球重力的 38%），人类在如此低重力下的能长期生存仍只是一个可行的假设。逆向污染（人类获得和传播假设的火星病毒）则被描述为“纯粹胡说八道”，因为火星上没有宿主生物可以让疾病生物进化。
在同一章中，祖布林不认同应将月球用作前往火星的航点或作为初步训练区。 他指出：“从近地轨道前往火星会比从月球出发更容易，而使用月球作为中转点只是一种毫无意义的资源转移。”虽然从表面上看，月球可能是完善火星探索和居住技术的好地方，但这两个天体却截然不同。月球没有大气层，没有类似的地质，而且温度范围和光照旋转周期要大得多。有人认为，南极洲、地球上的沙漠以及美国国家航空航天局的精确冷冻真空室能以更低的成本提供更好的训练场地。
巴兹·奥尔德林在接受“火星定居任务”倡议的采访时表示：“如果美国的太空计划打算进行火星载人任务，那些宇航员应该准备好要留在火星。”奥尔德林认为将宇航员送上火星所需的时间和费用“应能提供短暂停留以外的安排，所以这些宇航员应当将自己视为先驱。就像来到新世界的朝圣先辈或狂野西部的家庭一样，他们不应该计划回家。”前往月球是两到三天的短途旅行，但根据火星倡导者的说法，月球几乎没有提供独立定居点的潜力。研究发现，另一方面，火星拥有大量的水冰和所有基本元素，并且更接近地球上的引力（火星引力约为地球的三分之一，而月球则是六分之一 ) 和光照条件。“在火星上比在月球上更容易生存和为人们提供所需的支持。”在接受记者采访时，奥尔德林表示，火星作为居住地的潜力比地球卫星更大：
如果我们是要把几个人安全地送到那里（火星）去，不论是立刻、一年、一年半后，你会不会选择再让他们经历一次这样的困难来带他们（宇航员）回来？……他们去那里（火星）时更需要有不会在数年内回来的心理准备。
奥尔德林2009年5月在《大众力学》文章中对“火星定居”的基本原理进行了全面的陈述如下：
该机构（美国国家航空航天局）目前的太空探索愿景将浪费数十年和数千亿美元试图在2020年登月——这是我们40年前所做过的事情的翻版。美国国家航空航天局目前的月球计划不是通往火星的垫脚石，而是绕道而行。它将破坏我们在火星上的努力，在接下来的二十年里吸走金钱和工程人才。如果我们渴望在火星上长期存在人类——我也相信这应该是我们在可预见的未来的首要目标——我们必须彻底改变我们的关注点。我们的探索目标应该远于我们已经踏足过六次的地方。近年来，我关于殖民火星的哲学不断发展。我现在相信来到这颗红色星球的人类游客应该承诺永久留在那里。前往火星的单程票将使任务在技术上更容易、更便宜，并使我们更快到达那里。更重要的是，他们将确保我们的火星前哨随着越来越多的定居者的到来而稳步增长。单程火星旅行者将成为21世纪的朝圣先辈，而不是探险家，开创一种新的生活方式。这将需要一类特殊的人。与传统的飞行员、科学家或工程师不同，火星定居者的选择更多是因为他们的个性——灵活、创造性和面对不可预测性时的决心。简而言之，生存者。
火星艺术家社群已采用火星作为他们的主要发展策略。在 2009 年美国载人航天计划委员会的公开听证会上，罗伯特·祖布林博士在《火星项目》中总结了论点，在整个过程中放置了数十张标语牌，上面写着“不愿直达火星的懦夫回去地球。”卡内基研究所。太空探索倡导者的热烈骚动——无论是正面的还是批判的——引发火星艺术家社群创作了几十个设计，诸如“叛徒回归地球”和“郑和会做什么？”之类的口号。
2009年10月，《休斯顿纪事报》的埃里克·伯杰（Eric Berger）指出“火星定居”可能是唯一可以振兴美国太空计划：
如果美国宇航局能够在十年内将宇航员送上火星，而非将每年100亿美元的钱花在在载人航天上呢？有可能......根据一些估计，如果美国宇航局不再需要发送燃料和火箭来将人类送离火星，火星表面的重力略高于月球的两倍，实际上可以将成本降低约10倍。
硬科幻作家迈克·布罗瑟顿（Mike Brotherton）发现，出于经济和安全方面的原因，火星定居计划很有吸引力，但更重要的是，它是对能实现“我们的载人航天计划（至少在哲学上和长期上）作为殖民其他世界的一步的最终使命”。在他的网站上进行的一项民意调查中，三分之二的受访者表示对“如果任务参数定义明确”（不是自杀）的火星单程票感兴趣。
2010年6月，奥尔德林接受了名利场的采访，他重提火星定居计划：
五月花号上的朝圣先辈会否坐在普利茅斯岩附近等待回程？他们是来这里定居的。这就是我们应该在火星上做的事情。当你去火星时，你需要做出永久留在那里的决定。我们在那里的人越多，它就越能成为一个可持续的环境。除了极少数例外，去火星的人不应该回来。一旦你到达表面，你就在那里。
德克·舒尔茨-马库奇和保罗·戴维斯在《人类火星任务：殖民于这红色星球》中的一篇文章总结了他们支持火星定居理由：
如果宇航员留在火星的低引力环境，〔火星定居〕将消除将宇航员送回来的长年复健的需要。我们设想火星探索将长期仅在单向出境的基础上进行。
2010年11月，凯思·奥伯曼以德克·舒尔茨-马库奇和保罗·戴维斯的文章开启了对费城富兰克林研究所天文馆主任德里克·皮茨（Derrick Pitts）的采访，他说：“宇航员前往火星应打算余生留在那里，作为永久人类火星殖民地的开拓者。”皮茨以“他们开始在一种以前没有打开过的方式”，回应了奥伯曼“作者声称前往火星的单程票并不比 1620 年的美国单程票更古怪”的说法。在2011年1月的一次采访中， X Prize创始人彼得·戴曼迪斯表达了他对火星定居计划研究定居点的偏好：
私人资助的任务是人类前往火星的唯一途径，因为我认为最好的途径是“单向”殖民飞行，没有政府可能会批准这种风险。这一目标的时机很可能是在未来20年内实现。它将落入一小群科技亿万富翁的手中，他们将此类任务视为在人类身上留下印记的方式。
2011年3月，阿波罗14号的飞行员埃德加·米切尔和阿波罗17号的地质学家哈里森·施密特以及其他著名的火星探索倡导者出版了《人类火星任务：殖民于这红色星球》一书。出版商的评论：
答案由名副其实的世界顶级专家提供。生活在火星上会是什么感觉？他们会面临怎样的危险？在关于火星殖民地生活的最后一章富有远见的章节中，亲身了解在火星上出生的年轻女子奥罗拉的冒险经历。探索、发现和探索未知是人类精神的一部分。殖民宇宙是我们的宿命。人类历史上最伟大的冒险等待着我们。向火星进发！
2011年8月，保罗·戴维斯在第14届国际火星协会年会关于具有成本效益的人类火星任务计划的开幕式上发表了题为“单向火星任务”的全体会议。
